计算机程序设计基础教材.doc

《计算机程序设计基础教材.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章计算机及程序设计基础知识计算机是20世纪最伟大的科技成果之一。自1946年第一台计算机诞生以来，计算机科学以一日千里的速度向前发展。现在，计算机作为一种现代化的处理信息的工程，已应用于各行各业各个领域之中，数值信息、文字信息、图像信息、动画信息甚至声音信息都可以通过计算机来存储各处理。不过计算机所做的任何工作都是在程序的控制下进行的，从计算机科学技术的发展趋势看，未来的计算机将是半导体技术、光学技术、超导技术和电子仿生技术等相互结合的产物。由于集成光学、超导器伯以及电子仿生技术的开发将为计算机开拓更加广泛的应用领域，从而将出现光学数字计算机、超导计算机以及人工智能计算机等全

2、新的计算机。可以预见新一代计算机主要着眼于机器的智能化，以知识库为基础，采用智能接口，能进行逻辑推理、完成判断决策，具有自然的人机通信能力等。通过本课程读者将重点学习程序设计的基本方法，同时学习掌握一些关于计算机的基本知识。第一节计算机系统组成及基本工作原理一、计算机系统概述一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件系统指的是组成计算机有具体的物理设备。1946年2月，美国宾夕法尼亚大学的ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator电子数值积分器和计算器）开始运行，同年美籍匈牙利数学家冯﹒诺曼在参加第一台计算机的

3、研制中，提出了三个重要的设计思想：j计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等五个基本部件组成；k采用二进制；l程序和数据一样都存放在存储器中；冯﹒诺依曼的思想奠定了计算机科学发展的理论基础，并被应用于实际设计中，为计算机的发展立下了不朽的功勋。按照冯﹒诺依曼的思想设计的计算机被称为冯﹒诺依曼型计算机。50多年来，计算机的性能、速度、应用领域等都发生了翻天覆地的变化，但是计算机的基本结构一直没有变。概括地说计算机由五大部件组成，其基本结构如图1-1所示。计算机各部件的功能为：（1）运算器。算术逻辑运算部件，又称ALU。负责完成所有算术运算、逻辑运算任务。（2）控制器。如

4、同是人的大脑，负责控制指挥计算机各部件按照指令指定的功能进各种操作，使计算机能够按照程序的安排，自动完成规定的任务。（3）存储器。计算机的重要部件之一，是计算机能够实现“存储程序”功能的硬件基础。程序和数据以及运算的中间和最终结果均以二进制形式存储在其中。（1）输入设备。用来接受用户输入的原始数据各程序，并将它们变为计算机能够识别的代码形式存放到存储器中（2）输出设备。用于将存储器中经计算机处理得到的运算结果转变为人们所能接受的形式，输出到相应的介质上，供使用者观看、分析和保存。上面所述的五大部件构成了计算机的硬件部分。我们通常把运算器和控制器统称为CPU，CPU是中央处理器（C

5、entralProcessingUnit）的英文缩写，并把CPU和存储器合称为主机。计算机软件系统包括了计算机运行所需的各种程序及其有关的文档资料。计算机系统是在硬件（裸机）的基础上，通过一层层软件的运行，向用户呈现出友好的使用界面和强在的功能。根据程序的不同用途，通常把软件分为系统软件和应用软件两大部分。系统软件是计算机设计制造者提供的管理计算机全部软硬件资源的软件。通常包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、网络管理程序、工具和服务程序等。这些系统程序中，操作系统是最核心的软件，其他所有程序都要在它的支持下工作。应用软件是专门为某一应用目的而编制的通用或专用程序。应用软件

6、必须在系统软件的支持下才能工作。需要指出的是，计算机的硬件系统各软件系统之间是相辅相成、缺一不可的。可以想象，如果没有软件系统，计算机就是一个死的躯壳；如果没有硬件系统，软件系统出就没有立身之地。图1-2反概括了计算机系统的组成，图1-3反映了用户和软件、硬件之间的关系。一、计算机的基本工作原理从图1-1可见，计算机种有两股信息流在流动，一股是数据流，它包括参加运算的原始数据、运算过程中的中间结果和最终结果，还包括程序中的指令；另一股是控制流，是由控制器发往各部件的命令。在计算机内部，这些信息都用以0和1组合而成的二进制代码来表示，因为计算机能理解、识别和执行的只能是二进制信息。

7、我们把程序和数据同时存储存储器中，在发出运行命令以后，计算机能够自动完成运算，就是因为在存储器中存储了程序。计算机是在程序的控制下自动完成相应操作的，这就是所谓“存储程序”的原理，它是计算机的基本工作原理，又称为冯﹒诺依曼原理。为深刻理解这一原理，下面介绍一下指令和程序的概念。（1）指令。指令由一串二进制代码组成，是控制计算机完成一个基本操作的命令，如：传送、加法、移位、停机等都是一个基本操作。指令应能由控制器中的指令译码器所识别，因此，不同类型的计算机由于硬件的差异，指令代码也