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6.2.2 計算機軟件系統(tǒng)

硬件是計算機能夠運行程序的物質(zhì)基礎(chǔ)，計算機性能（如：運算速度、精度、存儲容量、可靠性等）在很大程序上取決于硬件配置。然而，再好的硬件還需要必要的“軟件”支撐才能充分發(fā)揮其效能。未配備任何軟件，僅由邏輯器件組成的計算機叫做“裸機”，在“裸機”上只能運行由“0”和“1”組成機器語言程序，這樣的計算機效率極低，使用不便。

軟件是指計算機為實現(xiàn)某種特定目的的所運行的程序、數(shù)據(jù)和文檔資料的集合。簡而言之，軟件是程序及有關(guān)數(shù)據(jù)、文檔資料的總稱。

特定工作的最重要的因素。

只有將解決問題的步驟編制成程序，并由輸入設備輸入到主存儲器中，在系統(tǒng)軟件的支持下方可自動地進行運算，也就是說，計算機系統(tǒng)除了由硬件系統(tǒng)外，還必須有軟件系統(tǒng)。

軟件系統(tǒng)的組成如下:

應用軟件因此軟件可為操作系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件和應用軟件。

在硬件之上覆蓋的第一層軟件稱為操作系統(tǒng)（操作系統(tǒng)是一種特殊的系統(tǒng)軟件），它是管理計算機硬件資源、方便用戶使用的一個軟件集合。在操作系統(tǒng)之上，計算機還提供多種系統(tǒng)軟件和應用軟件。系統(tǒng)軟件與具體應用無關(guān)，如計算機語言編譯系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等，使用系統(tǒng)軟件可以開發(fā)出具有不同功能的應用軟件。應用軟件與某個應用領(lǐng)域緊密相關(guān)，專門用于解決某一個或某一類應用問題，如圖書管理系統(tǒng)、火車售票系統(tǒng)等。

為了使計算機實現(xiàn)預期的目的，需編制程序來指揮計算機進行工作。為使編制完畢的程序便于使用、維護和修改，需給程序?qū)懸粋€詳細的說明，這個使用說明就是程序的文檔，或稱軟件的文檔。

文檔一般包括以下的內(nèi)容。

(1)功能說明：程序解決的問題，要求輸入的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生輸出的結(jié)果，參考文獻等。

(2)程序說明：解決問題方法的詳細說明，流程圖，程序清單，參數(shù)說明中使用的庫和外部模塊，數(shù)值精確度要求等。

(3)上機操作說明：硬件要求，計算機類型，外圍設備等。

(4)測試和維護說明：測試數(shù)據(jù)，用測試數(shù)據(jù)時的結(jié)果，程序中使用的模塊的層次。

1.程序設計語言

程序設計語言是指用來編寫程序的語言，是人和計算機之間交流信息所用的一種工具，通常分為機器語言、匯編語言、高級語言及4GL語言。

(1)機器語言：機器語言是能夠直接被計算機識別和執(zhí)行的語言，機器語言程序是用二進制代碼編寫的指令序列。

機器語言程序的優(yōu)點是計算機能夠直接執(zhí)行，缺點是難讀、難懂、易出錯，因為不同機器其機器語言不同，所以不能移植，沒有通用性。

(2)匯編語言：為克服機器語言的缺點，人們創(chuàng)造了匯編語言。匯編語言是用助記符（英文縮寫符號）來表示機器的指令，所以匯編語言中的語句與機器代碼是一一對應的。

因為匯編語言程序釆用了助記符，所以程序較直觀，易于閱讀，易于記憶。匯編程序要翻譯成與之對應的機器語言程序，并經(jīng)過鏈接形成可執(zhí)行程序，計算機才能執(zhí)行。這一翻譯過程稱為匯編。

(3)高級語言（算法語言）：為了用程序設計語言描述各種算法，使程序編寫方式更接近于人們處理問題的方式，后來發(fā)明了高級語言。高級語言使程序設計可以脫離具體的計算機結(jié)構(gòu)，不必了解其指令系統(tǒng)，所以它的通用性很強。

用高級語言編寫的程序稱為“源程序”，計算機不能直接執(zhí)行，必須在翻譯程序的作用下將其翻譯成機器語言表示的程序（即目標程序)，計算機才能執(zhí)行。

翻譯程序分為兩種，一種是編譯程序，一種是解釋程序。編譯程序的作用是將源程序加工處理產(chǎn)生一個與之等價的目標程序，目標程序再經(jīng)過鏈接程序作用產(chǎn)生可執(zhí)行程序，然后直接運行可執(zhí)行程序，便得到運算結(jié)果。解釋程序則是對源程序逐條語句翻譯，每將一條語句翻譯成與之等價的機器語言，則立即執(zhí)行，即翻譯一條，執(zhí)行一條，不會產(chǎn)生任何目標程序文件，更不會產(chǎn)生可執(zhí)行程序。

(4)4GL語言：即第四代語言，這種語言的特點是只需要告訴計算機做什么，而不必告訴它怎么做，計算機就會自動完成所需的操作。許多表處理語言、數(shù)據(jù)庫語言都屬于第四代語言。

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