Computer system and program
一 Operating System
I. Introduction
An operating system (OS), in computer science, is the basic software that controls a computer. It has three major functions: it coordinates and manipulates computer hardware, such as computer memory, printers, disks,keyboard, mouse, and monitor; it organizes files on a variety of storage
media, such as floppy disk, hard drive, compact disc, and tape; and it compact disc manages hardware errors and the loss of data.
II. How an Os Works
Operating systems control different computer processes, such as running a spreadsheet program or accessing information from the computerrsquo;s memory. One important process is the interpretation of commands that allow the user to communicate with the computer. Some command interpreters are text-oriented, requiring commands to be typed in. Other command interpreters are graphically oriented and let the user communicate by pointing and clicking on an icon, an on-screen picture that represents a specific command. Beginners generally find graphically oriented interpreters easier to use, but many experienced computer users prefer text-oriented command interpreters because they are more powerful.
Operating systems are either single-tasking or multitasking. The more primitive single-tasking operating systems can run only one process at a time. For instance, when the computer is printing a document, it cannot start another process or respond to new commands until the printing is completed.
All modern operating systems are multitasking and can run several processes simultaneously. In most computers there is only one central processing unit (CPU), (the computational and control unit of the computer),so a multitask simultaneously on the CPU. The most common mechanism used to create this illusion is time-slice multitasking, whereby each process is run individually for a fixed period of time. If the process is not completed within the allotted time, it is suspended and another process is run. This exchanging of processes is called context switching. The OS performs the“bookkeeping” that preserves the state of a suspended process. It also has a mechanism, called a scheduler, that determines which process will be run next. The scheduler runs short processes quickly to minimize perceptible delay. The processes appear to run simultaneously because the userrsquo;s sense of time is much slower than the processing speed of the computer.
Operating systems can use virtual memory to run processes that require more main memory than is actually available. With this technique,space on the hard drive is used to mimic the extra memory needed.Accessing the hard drive is more time-consuming than accessing main memory, however, so performance of the computer slows.
III. Current Operating Systems
The operating systems commonly found on personal computers are
UNIX, Macintosh OS, MS-DOS, OS/2, and Windows.
1. UNIX
UNIX, in computer science, is a multiuser, multitasking operating system originally developed by Ken Thompson1 and Dennis Ritchie2 at ATamp;T3 Bell Laboratories4 in 1969 for use on minicomputers. UNIX exists in various forms and implementations; among these are versions developed at the University of California at Berkeley5 (known as BSD6 releases) and versions release dis considered a powerful operating system which, because it is written in the C language, is more portable—less machine-specific—than other operating systems. UNIX is available in several related forms, including AIX, a version of UNIX adapted by IBM (to run on RISC7-based workstations),A/UX (a graphical version for the Apple8 Macintosh), and Mach (a rewritten but essentially UNIX-compatible operating system for the N Ext computer).
Its popularity is due in large part to the growth of the interconnected computer network known as the Internet, the software for which initially was designed for computers that ran UNIX. Variations of UNIX include Sumos (distributed by SUN Micro systems Inc.9), Mixen (distributed by Microsoft Corporation), and Linux 10 . UNIX and its clones support multitasking and multiple users. Its file system provides a simple means of organizing disk files and lets users protect their files from other users. The commands in UNIX are not intuitive, however, and mastering the system is difficult.
- OS/2
OS/2, or Operating System 2, is an operating system developed for the personal computer in the mid-1980s by International Business Machines Corporation (IBM) and Microsoft Corporation. At the time OS/2 was Roduco in late 1987, the most common personal computers were IBM-compatible computers running the Microsoft Disk Operating System(MS-DOS) and computers manufactured by Apple Computer Corporation running Applersquo;s system for the Macintosh (Mac OS). The Macintosh operating system included multitasking, a feature that enabled computers to un several applications simultaneously. In a computer network, multitasking allows several users on different computers to have simultaneous access to the same application or data set. OS/2 was the first operating system designed for IBM-compatible personal computers that allowed multitasking.OS/2.
The first version of OS/2, version 1.0, was text-oriented and lacked a graphical user interface (GUI) that would allow users to enter commands with a point-and-click input device, such as a computer mouse. A year later IBM and Microsoft released OS/2 version 1.1, which included a GUI called the Presentation Manager. The Presentation Manager interface contained icons, pictures or words on the screen that users could click on with a mouse to enter instructions. OS/2 version 1.1 also allowed users to have multiple windows open (windows are portions of the screen that each contain a different document or program) and included pull-down lists of commands that
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计算机系统和程序
一 操作系统
I.引言
在计算机科学中，操作系统（OS）是控制计算机的基本软件。它具有3个主要功能：协调与操作计算机硬件，如计算机存储器、打印机、磁盘、键盘、鼠标和监视器；在各种存储介质上编排文件，如软盘、硬盘、光盘和磁带；以及处理硬件错误和数据丢失。
II.操作系统是怎样工作的
操作系统控制不同的计算机进程，如运行一个电子表格程序或访问计算机存储器里的信息。一个重要的进程是解释使用户得以与计算机进行通信的命令。有些命令解释器是面向文本的，要求将命令键入。另一些命令解释器是面向图形的，允许用户通过指向并点击图标，即屏幕上代表具体命令的图片，来进行通信。初学者一般觉得面向图形的解释器使用起来容易一些，但是许多有经验的计算机用户更喜欢使用面向文本的命令解释器，因为它们的功能更强大一些。
操作系统或者是单一任务处理的，或者是多任务处理的。早期的单一任务处理操作系统每次仅能运行一个进程。例如，当计算机打印文件时，在打印结束之前，计算机不能开始另一个进程或响应新的命令。
所有现代操作系统都是多任务处理的，可以同时运行数个进程。在大多数计算机中，只有一个中央处理器（CPU）（计算机的计算与控制单元），因此多任务处理操作系统造成一种假象，即数个进程同时在中央处理器上运行。用来造成这种假象的最常见办法是时间片多任务处理，依靠这种方法每个进程都单独运行固定的一段时间。如果进程在分配的时间内没有完成，它即被暂停，而另一个进程开始运行。进程之间的这种切换被称为上下文转换。操作系统进行“簿记”，保存被暂停进程的状态。它还有一种确定下一步运行哪个进程的机制，称之为调度程序。调度程序快速运行短进程，以尽可能缩短可察觉的延迟。由于用户对时间的感觉要比计算机的处理速度慢得多，因此多个进程看似在同时运行。
操作系统可以使用虚拟内存，以运行所需主存空间大于实际可用主存空间的进程。使用这种技术，硬盘驱动器上的空间被用来模拟所需的额外内存。然而，访问硬盘驱动器比访问主存耗时多，因此计算机运行起来很慢。
III.当前的操作系统
个人计算机常用的操作系统有UNIX、Macintosh OS、MS-DOS、OS/2以及Windows。
- UNIX
在计算机科学中，UNIX是一种多用户、多任务处理操作系统，最初由肯?汤普森和丹尼斯?里奇于1969年在美国电话电报公司的贝尔实验室里开发，用于小型计算机。UNIX以各种形式和实现方式存在；这其中包括加利福尼亚大学伯克利分校开发的版本（称为“伯克利软件发行中心版本”）和美国电话电报公司发行的版本——其最新版本是“美国电话电报公司系统V”。UNIX被认为是一种功能强大的操作系统。因为是用C语言编写的，它比其他操作系统更具有可移植性——受机器限制比较少。UNIX还有几个相关的系统形式，包括：AIX，由IBM公司改写的UNIX版本（在基于精简指令集计算机的工作站上运行）；A/UX（用于苹果计算机公司的麦金托什个人计算机上的图形版本）；以及Mach（一种重写的但基本上与UNIX兼容的操作系统，用于Neat计算机）。
UNIX的流行，在很大程度上是由于被称作因特网的计算机互联网络的发展，因为因特网使用的软件最初是为运行UNIX的计算机设计的。UNIX的变种包括Sumos（由太阳微系统股份有限公司发布）、Mixen（由微软公司发布）和Linux。UNIX及其克隆产品支持多任务处理和多个用户。其文件系统提供了一种编排磁盘文件的简便方法，并允许用户保护其文件而防范其他用户。然而，UNIX中的命令不很直观，要掌握这个系统比较困难。
- MS-DOS
OS/2，或称“第二代操作系统”，是20世纪80年代中期由IBM公司和微软公司为个人计算机开发的一种操作系统。1987年末，OS/2推出时，最常见的个人计算机是运行MS-DOS的IBM兼容机和由苹果计算机公司生产、运行其麦金托什个人计算机操作系统（Mac OS）的计算机。麦金托什个人计算机操作系统包含多任务处理功能，一个使计算机能够同时运行数个应用程序的特征。在一个计算机网络中，多任务处理允许不同计算机上的数个用户同时访问同一个应用程序或数据集。OS/2是为IBM兼容个人计算机设计、允许多任务处理的第一个操作系统。
OS/2的第一个版本，1.0版本，是面向文本的，没有允许用户通过使用计算机鼠标等指向与点击输入设备来输入命令的图形用户界面（GUI）。一年后，IBM和微软发布了OS/2的1.1版本，它包括一个称为表示管理程序的图形用户界面。表示管理程序界面包含图标，亦即屏
1991年，在微软发布了Windows软件——在MS-DOS上运行的多任务处理环境——之后，IBM和微软结束了它们在OS/2上的合作。1992年，IBM发布了OS/2的2.0版本。该版本运行微软的Windows程序，并可以执行DOS操作下的多任务处理。它也包含面向对象的编程环境，允许软件设计者使用高级的面向对象编程语言编程。
OS/2后来的版本增强了性能和多媒体能力。1994年，IBM宣布，自OS/2推出后已售出5百多万份。同一年，IBM推出OS/2的一个新版本，称为OS/2 Warp。其特色为：改善的性能、增强的多媒体能力、一系列的集成应用程序和方便的因特网接入。IBM公司继续对OS/2 Wrap进行升级和扩充。
- Windows
在计算机科学中，Windows是由微软公司出售的一种个人计算机操作系统，它允许用户通过指示和点击设备，譬如鼠标，来代替键盘输入命令。Windows操作系统为用户提供了一个图形用户界面，允许用户操作计算机屏幕上称之为图标的图片来发出命令。Windows是世界上使用最广泛的操作系统。它是微软的磁盘操作系统（MS-DOS）的扩充和替代品。
Windows图形用户界面旨在为用户提供一个自然或直观的工作环境。使用Windows，用户可以用鼠标在计算机屏幕上移动光标。通过将光标指向图标并点击鼠标上的按钮，用户可以给计算机发出命令，让其执行一个动作，如启动一个程序、访问一个数据文件或复制一个数据文件。其他命令可以通过下拉或点击式菜单项来访问。计算机将用户正在工作的活动区域显示为计算机屏幕上的窗口。当前正在使用的活动窗口可以与先前使用的、仍然在屏幕上打开着的其他活动窗口重叠。这种类型的图形用户界面被说成是包含了WIMP特征：窗口、图标、菜单和指点设备（如鼠标）。
施乐公司帕洛阿尔托研究中心的计算机科学家，在20世纪70年代初创造了图形用户界面这个概念，但是这个创新没有马上取得商业上的成功。1983年，苹果计算机公司在其Lisa计算机上采用了一种用户图形界面。这种用户图形界面在其1984年推出的麦金托什个人计算机中得到升级和改善。
1993年，微软推出了Windows NT（新技术）。Windows NT操作系统提供32位的多任务处理，使计算机具有了高速地同时或并行运行数个程序的能力。这种操作系统与IBM的OS/2展开竞争，争做许多企业的密集型高端联网运算环境的平台。
1995年，微软发布了用于个人计算机的一个Windows新版本，称作Windows 95。Windows 95与以前的版本相比，用户图形界面造型更加优美，也更加简单。它提供了32位进程处理、高效的多任务处理、网络连接和因特网接入。
几乎没有计算机用户直接运行MS-DOS或OS/2。他们更愿意选择UNIX的各种版本或者带有图形界面的窗口型系统，如Windows 98或Macintosh OS，因为它们使计算机技术更容易利用。然而，与面向命令的操作系统相比，图形系统一般具有需要更多硬件的缺点，如速度更快的中央处理器、更多的内存和更高质量的监视器。
IV. 未来的技术
操作系统在不断地演进。最近开发的一种称之为分布式操作系统的操作系统类型，是为共享硬盘驱动器等资源的一批连接在一起、但相互独立的计算机设计的。在分布式操作系统中，一个进程可以在网络中的任何一台计算机（可能是一台空闲的计算机）上运行，以加快该进程的执行。操作系统的所有基本功能——如维护文件系统、确保合理的行为以及在发生部分故障的情况下恢复数据——在分布式系统中变得比较复杂。
用语音或手写的方法代替键盘输入的研究工作也在进行中。目前，这些类型的输入还不很准确，因为人们在词的发音和书写上有很大的不同，使计算机难以识别不同用户的相同输入。然而，这个领域取得的发展已经带来了能够识别由各种不同的人所说的少数单词的系统。另外，经过训练能够识别一个人的手迹的软件也已经开发出来。
二 编程语言
I.引言
在计算机科学中，编程语言是用来编写可被计算机运行的一系列指令（计算机程序）的人工语言。与英语等自然语言相类似，编程语言具有词汇、语法和句法。然而，自然语言不适合计算机编程，因为它们能引起歧义，也就是说它们的词汇和语法结构可以用多种方式进行解释。用于计算编程的语言必须具有简单逻辑结构，并对他们的规则语法，拼写和标点符号必须是精确的。
编程语言在复杂性和通用程度上大相径庭。有些编程语言是为了处理特定类型的计算问题或为了用于特定型号的计算机系统而编写的。例如，FORTRAN和COBOL等编程语言是为解决某些普遍的编程问题类型而编写的——FORTRAN为了科学领域的应用，而COBOL为了商业领域的应用。尽管这些语言旨在处理特定类型的计算机问题，但是它们具有很高的可移植性，也就是说它们可以用来为多种类型的计算机编程。其他的语言，譬如机器语言，是为一种特定型号的计算机系统，甚至是一台特定的计算机，在某些研究领域使用而编写的。最常用的编程语言具有很高的可移植性，可以用于有效地解决不同类型的计算问题。像C、PASCAL和BASIC这样的语言就属于这一范畴。
II.语言的类型
编程语言可划分为低级语言和高级语言。低层次的编程语言，或机器语言，是编程语言中最基本的类型可由计算机直接理解。机器语言的区别取决于计算机制造商和型号。高级语言是编程语言必须翻译成机器才能理解和由计算机处理语言。高级语言例如C，C ，Pascal，和FORTRAN。汇编语言是非常接近的中间语言机器语言，没有语言复杂程度其他高级语言所表现出的，但仍必须翻译成机器语言。
1.机器语言
在机器语言中，指令被写成计算机能够直接理解的被称之为比特的1和0的序列。机器语言中的一条指令通常告诉计算机4件事情：（1）到计算机主存储器（随机访问存储器）的哪个位置去找一或两个数字或者简单的数据段；（2）要执行的一个简单操作，例如将两个数字加起来；（3）将这个简单操作的结果存放在主存储器的什么位置；以及（4）到哪里找要执行的下一条指令。虽然所有的可执行程序最终都是以机器语言的形式被计算机读取，但是它们并非都是用机器语言编写的。直接用机器语言编程极端困难，因为指令是1和0的序列。机器语言中的一条典型的指令可能是10010 1100 1011，意思是将存储寄存器A的内容加到存储寄存器B的内容中。
- 高级语言
高级语言是利用人类语言中的词和句法的一套相对复杂的语言，他们更类似于人正常语言汇编语言和机器语言，因此用来编写复杂的程序更容易。这些编程语言允许更大的和更复杂的程序是更快的发展。然而，高级语言必须翻译成由另一个程序的机器语言称为编译器在计算机可以理解他们。为此，用高级程序语言可能需要更长的时间来执行和使用更多的内存比汇编语言编写的程序。
- 汇编语言
计算机编程人员使用汇编语言使机器语言程序编写起来更简单一些。在汇编语言中，每条语句大致对应一条机器语言指令。汇编语言的语句是借助易于记忆的命令编写的。在典型的汇编语言的语句中，把存储寄存器A的内容加到存储寄存器B的内容中这一命令，可以写成ADD B, A。汇编语言与机器语言具有某些共同特征。例如，对特定的比特进行操作，用汇编语言和机器语言都是可行的。当尽量减少程序的运行时间很重要时，程序员就使用汇编语言，因为从汇编语言到机器语言的翻译相对简单。当计算机的某个部分必须被直接控制时，如监视器上的单个点或者流向打印机的单个字符，这时也使用汇编语言。
III.高级语言的分类
高级语言通常分为面向过程的、函数式的、面向对象的或逻辑的语言。当今最常见的高级语言是面向过程的语言。在这种语言中，执行某个完整功能的一个或多个相关的语句块组成一个程序模块或过程，而且被给予诸如“过程A”的名称。如果在程序的其他地方需要同样的操作序列，可以使用一个简单的语句调回这个过程。实质上，一个过程就是一个小型程序。一个大程序可以通过将执行不同任务的过程组合在一起而构成。过程语言使程序变得比较短，而且更易于被计算机读取，但是要求程序员将每个过程都设计得足够通用，能用于不同的情况。
函数式语言像对待数学函数一样对待过程，并允许像处理程序中的任何其他数据一样处理它们。这就使程序构造在更高、更严密的水平上得以实现。函数式语言也允许变量——在程序运行过程中可以被用户指定和更改的数据符号——只被赋值一次。这样，通过减少对语句执行的确切顺序给予关注的必要性，就简化了编程，因为一个变量没有必要每次在一个程序语句中用到，都重新定义或重新赋值。函数式语言的许多观点已经成为许多现代过程语言的关键部分。
面向对象的语言是函数式语言的发展结果。在面向对象的语言中，用来编写程序的代码和程序处理的数据，组合成叫做对象的单元。对象进一步组合成类，而类则定义对象必须具有的属性。类的一个简单例子就是书这个类。这个类中的对象可能是小说和短篇小说。对象还有某些与其相关的功能，称为方法。计算机通过使用对象的某种方法来使用这个对象。方法对对象中的数据执行某个操作，然后将值返回给计算机。对象的类也可更进一步组合成层，而在层中一个类的对象可继承另一个类的方法。面向对象的语言中所提供的
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