计算机基础 - 系统软件

如您所知，系统软件充当底层硬件系统的接口。在这里，我们将详细讨论一些重要的系统软件。

操作系统

操作系统 (OS) 是计算机的命脉。您连接所有基本设备，例如CPU、显示器、键盘和鼠标；插入电源并打开它，您认为一切都已就绪。但是，除非计算机安装了操作系统，否则计算机不会启动或运行，因为操作系统：

• 使所有硬件部件处于准备就绪状态，以遵循用户指令
• 协调不同设备之间的工作
• 根据优先级调度多项任务
• 为每个任务分配资源
• 使计算机能够访问网络
• 使用户能够访问和使用应用程序软件

除了初始启动之外，以下是一些操作系统的功能：

• 管理计算机资源，例如硬件、软件、共享资源等。
• 分配资源
• 防止软件使用过程中出现错误
• 控制计算机的不当使用

最早的操作系统之一是MS-DOS，由微软为IBM PC开发。它是一个命令行界面 (CLI) 操作系统，彻底改变了PC市场。由于其界面，DOS难以使用。用户需要记住指令才能完成任务。为了使计算机更容易访问和使用，微软开发了基于图形用户界面 (GUI) 的操作系统Windows，它改变了人们使用计算机的方式。

汇编程序

汇编程序是一种系统软件，它将汇编级程序转换为机器级代码。

以下是汇编级编程提供的优势：

• 提高程序员的效率，因为记住助记符更容易
• 提高生产力，因为错误数量减少，从而减少调试时间
• 程序员可以访问硬件资源，因此在编写针对特定计算机定制的程序方面具有灵活性

解释器

汇编语言的主要优点是能够优化内存使用和硬件利用率。然而，随着技术的进步，计算机拥有更多内存和更好的硬件组件。因此，编写程序的简易性比优化内存和其他硬件资源更重要。

此外，人们感到需要将编程从少数受过训练的科学家和计算机程序员手中解放出来，以便计算机可以用于更多领域。这导致了高级语言的开发，由于命令类似于英语，因此易于理解。

用于将高级语言源代码逐行翻译成机器语言目标代码的系统软件称为解释器。解释器获取每一行代码，将其转换为机器代码，并将其存储到目标文件中。

使用解释器的优点是它们非常容易编写，并且不需要很大的内存空间。但是，使用解释器有一个主要的缺点，即解释程序执行时间很长。为了克服这个缺点，特别是对于大型程序，编译器被开发出来。

编译器

存储完整的程序、扫描它、将完整的程序翻译成目标代码然后创建可执行代码的系统软件称为编译器。从表面上看，编译器与解释器相比处于劣势，因为它们：

• 比解释器更复杂
• 需要更多内存空间
• 编译源代码需要更多时间

但是，编译后的程序在计算机上执行速度非常快。下图显示了源代码如何逐步转换为可执行代码的过程：

将源代码编译成可执行代码的步骤：

• 预处理 - 在此阶段，解释预处理器指令，通常由C和C++等语言使用，即转换为汇编语言。

• 词法分析 - 此处所有指令都转换为词法单元，例如常量、变量、算术符号等。

• 语法分析 - 此处检查所有指令是否符合该语言的语法规则。如果存在错误，编译器将要求您在继续之前修复它们。

• 编译 - 在此阶段，源代码被转换为目标代码。

• 链接 - 如果有任何外部文件或库的链接，则它们的执行地址将添加到程序中。此外，如果需要重新排列代码以进行实际执行，则将重新排列它们。最终输出是可执行代码，可以随时执行。