1、第4章 計算機軟件和多媒體技術基礎 本章主要介紹計算機軟件和多媒體方面的一本章主要介紹計算機軟件和多媒體方面的一些基本常識、基本概念、名詞術語，當前的常用些基本常識、基本概念、名詞術語，當前的常用軟件類型及各類軟件的功能。以及程序設計語言軟件類型及各類軟件的功能。以及程序設計語言和編程中的基本概念。和編程中的基本概念。本章概要v4.1 軟件的發展v4.2軟件及其分類v4.3系統軟件的類型v4.4操作系統v4.5計算機編程基礎v4.6應用軟件v4.7多媒體及其軟件簡介4.1 軟件的發展v4.1.1自由軟件自由軟件“自由自由”是指用戶運行、拷貝、研究、改進軟是指用戶運行、拷貝、研究、改進軟件的自由

2、。三種層次的自由件的自由。三種層次的自由 ： （1）研究程序運行機制，并根據你自己的需要）研究程序運行機制，并根據你自己的需要修改它的自由修改它的自由 （2）重新分發拷貝，以使其他人能夠共享軟件）重新分發拷貝，以使其他人能夠共享軟件的自由的自由 （3）改進程序，為使他人受益而散發它的自由）改進程序，為使他人受益而散發它的自由 v4.1.2商業軟件商業軟件含義含義:軟件商業化，由專門的公司開發、銷售和軟件商業化，由專門的公司開發、銷售和維護，并從中獲利。維護，并從中獲利。v4.1.3開放源碼軟件開放源碼軟件開放源碼軟件（開放源碼軟件（open-source）指源代碼可以被）指源代碼可以被公眾使用

3、的軟件，并且此軟件的使用，修改和公眾使用的軟件，并且此軟件的使用，修改和分發也不受許可證的限制。開放源碼軟件通常分發也不受許可證的限制。開放源碼軟件通常是有版權（是有版權（copyright ），它的許可證主要是保），它的許可證主要是保護源碼的開放狀態，保護原著者的著作權，或護源碼的開放狀態，保護原著者的著作權，或者軟件開發的控制等。者軟件開發的控制等。 4.1 軟件的發展4.2 軟件及其分類v軟件指在計算機硬件設備上運行的程序及相關的文檔資料和數據。 程序是指示計算機如何去解決問題或是完成任務的一組詳細的、逐步執行的指令的有序集合。數據是指人們能夠識別的圖、文、聲像、數字、符號等在電腦中存儲

4、及處理的信息形式。 v軟件和硬件具有相互依存和邏輯等價的關系。硬件是軟件運行的基礎，軟件是硬件功能的擴充 。用戶通過使用軟件來達到控制計算機硬件的目的。 4.2.1軟件的概念4.2.2軟件的功能v管理計算機系統，提高系統資源的利用率，協調計算機各組成部件之間的配合與合作。 v在硬件提供的設施與體系結構的基礎上，不斷擴大計算機的功能，提高計算機去實現和運行各類應用任務的能力。 v面向用戶服務，向用戶提供盡可能方便、合適的計算機使用界面與工作環境；為用戶運行各類作業、完成各種任務提供相應的軟件支持。 v為軟件開發人員提供開發工具和開發環境，提供維護、診斷、調試計算機的工具。 4.2.3軟件的分類軟

5、件系統軟件應用軟件系統軟件是為整個計算機系統配置的、不依賴于特定應用領域的通用軟件，用來管理計算機的硬件系統和軟件資源 應用軟件是指用于應用領域的各種應用程序及其文檔資料，是各領域為解決各種不同的問題而編寫的軟件。 計算機系統的層次計算機系統的層次硬件硬件操作操作系統系統系統系統軟件軟件用戶用戶應用應用軟件軟件操作系統是硬件系統操作系統是硬件系統之上的第一層軟件系之上的第一層軟件系統，其它系統軟件借統，其它系統軟件借助操作系統的功能完助操作系統的功能完成不同的功能（如語成不同的功能（如語言處理程序，數據庫言處理程序，數據庫管理系統等），應用管理系統等），應用軟件是利用各種系統軟件是利用各種系統

6、軟件開發的應用系統，軟件開發的應用系統，用戶則常通過應用軟用戶則常通過應用軟件操作計算機系統，件操作計算機系統，完成各種實際工作。完成各種實際工作。4.3系統軟件的類型系統軟件操作系統（OS）語言處理程序數據庫管理系統（DBMS）實用工具及診斷程序4.3.1操作系統（操作系統（Operating System）操作系統操作系統管理和控制計算機所有硬件、軟件資源的程序。地位：“總管家”，其他軟件的基礎。目標：提高資源利用率。4.3.2 網絡和通信軟件v網絡和通信軟件的作用保證計算機聯網工作的順利進行，負責網上各類資源的管理與監控，以及計算機系統之間、計算機設備之間的通信交往，是計算機網絡系統中必

7、不可少的組成部分。 v網絡操作系統（NOS） 網絡操作系統通過內核程序、傳輸規程軟件、服務規程軟件、網絡文件系統、網絡實用程序和網絡管理及監控程序等軟件模塊，保證實施網上資源共享與數據通信。 v常用網絡操作系統UNIX、Novell NetWare、Windows NT、Windows Server的各版本、OS/2及Linux等 4.3.3 計算機語言及處理程序v計算機語言：用戶通過計算機語言編寫程序，指示計算機完成一定的工作！v語言處理程序：把用戶的程序轉換為計算機能識別的指令的程序；它可分為編譯系統和解釋系統。4.3.4、數據庫管理系統（、數據庫管理系統（DBMS）DBMS是管理數據庫的

8、系統軟件，能夠有效、正確地管理一個單位，企業，學校，工廠等的業務數據，并保證數據安全性。DBS=DB+DBMS+DBADBS：數據庫系統。DBA：數據庫管理員。DBMS是是DBS的核心。的核心。用戶應用程序DBMSDBDBMS的種類的種類根據所基于的數據模型來分：v層次型v網狀型v關系型目前最流行。普及式：Visual FoxPro、Paradox、Access完善的大型的：Oracle、DB2、SYBASE、 Informix、SQL Server4.4 操作系統v每臺計算機系統都必然要包含一個或多個操作系統，操作系統是運行在裸機之上的最基本的系統軟件，它是對硬件系統的第一層擴充，其他的軟件

9、都必須在某個操作系統的支持下才能運行； v操作系統是一組程序的集合，這組程序以合作運行的方式控制與管理計算機系統中的各類資源（主要包括硬件與軟件資源），控制管理相應的應用程序，合理地組織與安排計算機系統的工作流程，向用戶提供一些操作計算機的命令或編寫程序的軟件接口。v 操作系統的分類操作系統單用戶單任務單用戶多任務 多用戶多任務 分時操作系統 實時操作系統 批處理操作系統 操作系統的功能 vCPUCPU管理：合理分配和利用CPUCPU；v存儲管理：負責對內存的分配和擴充等；v設備管理：控制外部設備的運行；v文件管理：對文件和目錄進行管理；v作業管理：主要是作業調度控制等。常見的操作系統vDOS

10、(磁盤操作系統)vWindows系統單機：Windows98;Windowsme;WindowsXP;Windows2000professional服務器：WindowsNT; Windows 2000 ServervUnix LinuxvNetwareWindows系統的多任務調度1、硬盤上有許、硬盤上有許多數據和程序多數據和程序2、程序執時被從硬盤調入內存、程序執時被從硬盤調入內存中中,Windows可同時執行多個程序可同時執行多個程序,每每個程序占據一塊不同的內存區域個程序占據一塊不同的內存區域3、當應用程序需要更多的內存、當應用程序需要更多的內存時，時，CPU就從未用的內存中為就從未用

11、的內存中為該應用程序分配需要的內存該應用程序分配需要的內存4、如果沒有足夠、如果沒有足夠的內存分配，的內存分配，Windows將內存中將內存中久未被執行的代碼久未被執行的代碼拷貝到硬盤上的拷貝到硬盤上的“虛擬內存虛擬內存”中，中，然后然后Winows將這塊將這塊內存分配給應用程內存分配給應用程序，如果內存較小，序，如果內存較小，就會頻繁地發生內就會頻繁地發生內存與硬盤之間的數存與硬盤之間的數據交換，這就是程據交換，這就是程序運行較慢的原因序運行較慢的原因之一。之一。5、為了同時運行多個程序，、為了同時運行多個程序，Windows將將CPU的的運行時間分片，每一個時間片運行一個程序。運行時間分片

12、，每一個時間片運行一個程序。比如，將比如，將1秒鐘分為秒鐘分為100等份，第一個等份，第一個1/100秒執秒執行行“打印程序打印程序”，第二個，第二個1/100秒執行秒執行“Excel”4.5計算機編程基礎4.5.1程序設計語言的發展程序設計語言的發展機器語言匯編語言高級語言匯編程序面向過程面向對象BasicPascal、CVisual BasicJava、Delphi語言處理程序語言處理程序編譯方式：源程序目標程序可執行程序編輯程序匯編程序或編譯程序連接程序解釋方式：解釋一句執行一句，無目標程序生成。計算機語言的翻譯n翻譯翻譯指的是將計算機高級語程序程序轉換成計算機能夠識別的機器指令程序。翻

13、譯有兩種方式：解釋和編譯編譯編譯是將高級語言程序（源程序）轉換成與之對編譯是將高級語言程序（源程序）轉換成與之對應的計算機機器指令程序，稱為目標程序。目標應的計算機機器指令程序，稱為目標程序。目標程序經過鏈接后，就形成了可執行程序。程序經過鏈接后，就形成了可執行程序。幾種計算機語言程序的對比v完成完成3+9的計算機程序（的計算機程序（基于基于Z80指令系統指令系統）取數指令的操作碼取數指令的操作碼操作數操作數3的二進制碼的二進制碼加法指令的操作碼加法指令的操作碼操作數操作數9的二進制碼的二進制碼停機指令的操作碼停機指令的操作碼內存中內存中的程序的程序代碼代碼不管是哪種程序設計語言寫的程序，最后

14、都要轉換成同樣的機器指令代碼，存于內存，才能被CPU執行計算機語言的演化v第1代：機器語言v第2代：匯編語言v第3代：高級語言C語言、Basic、COBOL、Fortran、Pascal、SQLv第4代：面向對象程序設計語言C+、JAVA、J+、Power Builder、VB、VC、Delphi面向對象程序設計語言v（OOP）的基本特征類類（class）是面向對象程序設計用來模擬現實中實際對象的程序單元。同類對象的共有屬性和行為被抽象成一人類，在類中用數據表示對象的屬性，用函數表示對象的行為。 抽象抽象（abstract）是指有意忽略問題的某些細節和與當前目標無關的方面，以便把問題的本質表達

15、得更清楚。 封裝封裝（encapsulation）就是將數據抽象的外部接口與內部實現細節分離開來，將接口顯示給用戶并允許其訪問，但將接口的實現細節隱藏起來，不讓用戶知道，也不允許他訪問。繼承繼承（inheritance）所反映的是對象之間的相互關系，其實質是某類對象可以繼承另外一類對象的特征和能力多態多態“一個接口，多種形態” 4.5.3 計算機程序設計方法v1、結構化程序設計思想:自頂向下、逐步細化、模塊化l把要完成的復雜任務分解為若干個子任務，再把子任務分解為多個更小的子任務，直到每個子任務都只需要完成某個單一的功能為止，一個小任務稱為一個模塊。各個模塊都可以分別由不同的人編寫和調試。 三

16、大結構：順序、分支和循環v2面向對象程序設計思想l用計算機求解的都是現實世界中的問題，它們由一些相互聯系，并且處于不斷運動變化的事物（即對象）組成。每個事物都可以通過兩個方面來刻畫：描述事物狀態的數據和描述事物行為的操作，應該把它們結合成一個整體，代表一個客觀事物，這個整體就是對象。l從客觀世界中抽象出一個個對象，對象之間能夠傳遞消息（一個對象向其他對象發出的服務請求信息），并通過特定的函數進行數據訪問，禁止以任何未經允許的方式修改對象的數據，這就是面向對象程序設計的基本模式。 4.5.3 計算機程序設計方法4.5.4 軟件工程概述v1、軟件工程與軟件危機軟件危機是指軟件開發和運行維護過程中所

17、遇到的一系列嚴重問題。即如何開發軟件，怎樣滿足日益增長的軟件需求，以及如何才能有維護好數量不斷膨脹的已有軟件 。v2、軟件工程 按工程項目的管理辦法來管理軟件項目開發的全過程 v3、生命周期法生命周期是指軟件系統從產生到滅忘的全過程。生命周期分為系統規則、系統分析、系統設計、系統實施、運行維護和系統評估五個階段。每個階段都完成相對獨立的任務，完成后會形成相應的文檔資料或工作報告，作為后階段或軟件維護的依據。各個階段互相連接，前階段的結束意味著后階段的開始4.5.4 軟件工程概述v3、軟件開發模型瀑布模型瀑布模型 快速原型模型快速原型模型 增量模型增量模型 螺旋模型螺旋模型 噴泉模型噴泉模型 智

18、能模型智能模型 敏捷軟件開發模型敏捷軟件開發模型 4.6應用軟件v文字處理軟件：WPS、Wordv電子表格軟件：Excel、Lotus1-2-3v圖形圖像軟件：PhotoShop、CorelDraw、3DSv網絡通信軟件：IE、FTP、OutLookv網頁制作軟件：FrontPage、DreamWaverv輔助設計軟件：AutoCADv簡報軟件：PowerPoint4.7多媒體及其軟件簡介 v4.7.1多媒體的概念指把文本、相片、圖形、圖像、語言、聲音、視頻動畫等多種對象集成在一起的一種技術。多媒體計算機系統實際上是在普通計算機的基礎上增配一些外圍設備組成的，一個完整的多媒體計算機包括專用的音

19、頻設備（聲卡、音箱、麥克風、錄音機、光驅或DVD驅動器甚至音樂鍵盤等等）、視頻設備（如數碼相機、錄像機等）、圖形設備（如掃描儀、繪圖儀）、打印機等 4.7.2多媒體信息的表示v 1.數字音頻數字音頻聲音是一種模擬信號，可使用一種模擬（即連續變化的物理信聲音是一種模擬信號，可使用一種模擬（即連續變化的物理信號）波形來代表的，這種波形就是大家熟悉的聲波。號）波形來代表的，這種波形就是大家熟悉的聲波。要在計算機中存儲或播放聲音必須先把它轉換數字信號，方法要在計算機中存儲或播放聲音必須先把它轉換數字信號，方法是采樣。聲波的采樣就是在聲音波形上，每間隔相同時間取一是采樣。聲波的采樣就是在聲音波形上，每間

20、隔相同時間取一個波形值個波形值 ，并用一個數字來表示，并用一個數字來表示采樣頻率l人們把每秒鐘采樣的次數稱為采樣頻率 音頻編碼與音質的關系l8位聲卡與16位聲卡的區別波形文件l.wav .mod .voc多媒體信息的表示多媒體信息的表示v2.數字視頻視頻采集幀位圖位圖編碼分辨率圖像灰度16位、24位圖真彩色圖形類型圖形軟件 v MIDI（Musical Instrument Digital Interface），又稱作樂器），又稱作樂器數字接口，是數數字接口，是數字音樂及電子合字音樂及電子合成樂器的國際標成樂器的國際標準。它定義了計準。它定義了計算機音樂程序、算機音樂程序、數字合成器及其數字合

21、成器及其它電子設備交換它電子設備交換音樂信號的方式，音樂信號的方式，規定了不同廠家規定了不同廠家的電子樂器與計的電子樂器與計算機連接的電纜算機連接的電纜和硬件及設備間和硬件及設備間數據傳輸的協議，數據傳輸的協議，可以使不同廠家可以使不同廠家生產的電子音樂生產的電子音樂合成器互相發送合成器互相發送和接收音樂數據。和接收音樂數據。MIDI音樂合成4.7.3 多媒體信息壓縮技術v1.JPEGJPEG（Joint Photographic Experts Group）標準，是一種靜態圖像壓縮技術。具有較高壓縮比的圖形文件（一張1000KB的BMP文件壓縮成JPEG格式后可能只有2030KB），在壓縮過程中的失真程度很小。這種有損壓縮在犧牲較少細節的情況下用典型的4:1到10:1的壓縮比來存檔靜態圖像 v2.MPEGMPEG壓縮標準是針對運動圖像而設計的，基本方法是在單位時間內采集并保存第一幀信息，然后就只存儲其余幀相對第一幀發生變化的部分，以達到壓縮的目的。MP