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计算机软件是程序的有序集合,而程序则是指令的有序集合。

在大多数计算机中,每一条指令都被分配了一个惟一的编号(称为操作码),以机器指令代码的形式存储。

因为计算机存储器能够存储数字,所以它也能存储指令代码。因此,整个程序(指令序列)可以表示成一系列的数字,从而可以像数字数据那样被计算机所处理。

1.软件系统

一台计算机中全部程序的集合,统称为这台计算机的软件系统。

事实上,利用计算机进行计算、控制或做其他工作时,需要有各种用途的程序。因此,凡是用于一台计算机的各种程序,统称为这台计算机的程序或软件系统。

计算机软件按其功能可分为应用软件和系统软件两大类。

1)应用软件

应用软件是用户为解决某种应用问题而编制的程序,如工程设计程序、数据处理程序、自动控制程序、企业管理程序、情报检索程序、科学计算程序等等。

2)系统软件

系统软件用于实现计算机系统的管理、调度、监视和服务等功能,其目的是方便用户,提高计算机使用效率,发挥和扩充计算机的功能及用途。

总之,软件系统是在硬件系统的基础上,为有效使用计算机而配置的。

2.程序设计语言

1)机器语言

在早期的计算机中,人们直接用机器语言(即机器指令代码)来编写程序。这种用机器语言书写的程序,计算机完全可以“识别”并执行,所以又叫做目的程序。

但是,用机器语言编写程序是一件非常繁琐的工作,需要耗费大量的人力和时间,而且容易出错,出错后寻找错误也相当费事,这种情况大大限制了计算机的使用。

2)汇编语言

为了编写程序方便、提高机器使用效率,人们想出了一种办法,用一些约定的文字、符号和数字按规定的格式来表示各种不同的指令,每条基本指令都被指定了一个表示其功能又便于记忆的短的名字,称为指令助记符(如ADD、SUB、MULT、JUMP等),然后再用这些指令助记符表示的指令来编写程序,这就是所谓的汇编语言(Assembly Language)。

把用汇编语言编写的程序转换为计算机可以理解的、用机器语言表示的目的程序,通常由被称为汇编程序(Assembler)的计算机程序来完成。

通常被归为低级编程语言的机器语言及汇编语言,对于特定类型的计算机而言是惟一的,也就是说,一台ARM体系结构的计算机(如PDA)无法理解一台Intel Pentium计算机的机器语言。

3)算法语言

为了进一步实现程序自动化,便于程序交流,使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机,人们又创造了各种接近于数学语言的算法语言。

所谓算法语言,是指按实际需要规定好的一套基本符号,以及由这套基本符号构成程序的规则。算法语言比较接近数学语言,它直观通用,与具体机器无关,只要稍加学习就能掌握,便于推广和使用。有影响的算法语言包括BASIC、FORTRAN、C、C++、JAVA等。

大多数复杂的程序采用抽象的算法语言来编写,能够更便利地表达计算机程序员的设计思想,从而帮助减少程序错误。

用算法语言编写的程序称为源程序(Source),这种源程序是不能由机器直接识别和执行的,必须给计算机配备一个即懂算法语言又懂机器语言的“翻译”,才能把源程序转换为机器语言。通常采用下面两种方法:

⑴给计算机配置一套编译程序(Compiler),把用算法语言编写的源程序翻译成目的程序,然后在运行系统中执行目的程序,得出计算结果。编译程序和运行系统合称为编译系统。由于算法语言比汇编语言更为抽象,因此有可能使用不同的编译器,把相同的算法语言源程序翻译成许多不同类型计算机的机器语言目的程序。

⑵使源程序通过所谓的解释程序(Interpreter)进行解释执行,即逐个解释并立即执行源程序的语句。它不是编译出目的程序后再执行,而是逐一解释语句并立即得出计算结果。

3.操作系统

操作系统是随着硬件和软件不断发展而逐渐形成的一套软件系统,用来管理计算机资源(如处理器、存储器、外围设备和各种编译、应用程序),自动调度用户的作业程序,从而使得多个用户能有效地共用一套计算机系统。操作系统的出现,使计算机的使用效率成倍提高,并且为用户提供了方便的使用手段和令人满意的服务质量。

根据不同使用环境的要求,操作系统目前大致可分为批处理操作系统、分时操作系统、网络操作系统、实时操作系统等多种。

4.数据库

计算机在信息处理、情报检索及各种管理系统中的各类应用,要求大量处理某些数据,建立和检索大量的表格。这些数据和表格可以按一定的规律组织起来,形成数据库(Database,DB),使得处理和检索数据更为方便、迅速。

所谓数据库就是实现有组织、动态地存储大量相关数据,方便多用户访问的计算机软、硬件资源所组成的系统。数据库和数据库管理软件一起,组成了数据库管理系统(Database Management System,DBMS)。

数据库管理系统有各种类型,目前许多计算机,包括微型计算机,都配有数据库管理系统。