1.計算機基礎(chǔ)

1、C語言程序設(shè)計基礎(chǔ)本課程基本情況總學(xué)時： 64學(xué)時其 中:上課：44學(xué)時：20學(xué)時 至少20學(xué)時自由上機課程簡介學(xué)習(xí)目的了解計算機的組成,工作原理,以及與計算機有關(guān)基礎(chǔ)知識,掌握計算機中數(shù)據(jù)的表示和存貯方法熟練掌握C語言的基本概念,語法規(guī)則,程序結(jié)構(gòu)及常用的編程技巧,能夠編寫比較簡單的程序了解結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的概念和思路,掌握算法的概念和表示方法,能夠用C語言實現(xiàn)幾種常用的算法本課程的特點計算機程序設(shè)計是一門實驗性很強的課程,上課要認真聽課,多看書,更要多上機實踐,僅僅聽課,看不可能學(xué)好本課程.學(xué)習(xí)本課程的方法:讀懂程序-上機模仿-自己編程要求上課作業(yè)上機;第1章 計算機基礎(chǔ)知識第節(jié)計算機系統(tǒng)的

2、組成一個完整的計算機系統(tǒng)包括: 硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng) 硬件系統(tǒng): 計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ),核心 軟件系統(tǒng): 以硬件系統(tǒng)為平臺,對硬件進行控制管理,并完成各種任務(wù) .硬件系統(tǒng)計算機處理問題的過程與人類處理問題的過程較為相似： 大腦,眼,耳,手,紙筆計算機處理問題所用到的設(shè)備：運算器、控制器、存貯器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。運算器與控制器合稱為CPU（中央處理器）作用與人的大腦相同。硬件系統(tǒng)主機中央處理器(CPU)運算器控制器內(nèi)存儲器只讀存儲器(ROM)隨機存儲器(RAM)外存儲器硬盤、軟盤、光盤外部設(shè)備輸入設(shè)備鍵盤、鼠標、光筆、掃描儀輸出設(shè)備顯示器、打印機、繪圖儀計算機系統(tǒng)組成框圖2.馮諾依曼存儲程序工作原

3、理馮諾依曼是 20 世紀最杰出的數(shù)學(xué)家之一，于1945年提出了“ 程序內(nèi)存式 ”計算機的設(shè)計思想。這一卓越在思想為電子計算機的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計奠定了基礎(chǔ)，已成為計算機設(shè)計的基本原則。 由于 他在計算機邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計上的偉大貢獻，他被譽為“計算機之父”。 所以計算機都遵循同一原理：二進制: 計算機中所有信息都必須用二進制表示存儲程序控制:將需要解決的問題用程序設(shè)計語言寫成程序，與處理問題所需的原始數(shù)據(jù)一起通過輸入設(shè)備送給計算機的內(nèi)存，即存儲程序；然后，控制器按照程序規(guī)定的運算步驟或用戶提出的要求向計算機的有關(guān)部件發(fā)布命令并控制它們執(zhí)行相應(yīng)的操作，對數(shù)據(jù)進行處理，即程序控制。計算機各組成部分的聯(lián)系存貯器

4、輸入設(shè)備輸出設(shè)備控制器運算器數(shù)據(jù)線控制線存貯程序計算機的基本組成原理圖3. 各模塊之間的聯(lián)系地址總線, 數(shù)據(jù)總線, 控制總線 二. 軟件系統(tǒng)計算機上除硬件之外的所有東西，是為運行、管理和維護計算機而編制的程序和文檔的總和，可以擴大計算機的功能，提高計算機的效率。 軟件系統(tǒng)著重研究管理計算機和使用計算機的問題，也就是研究如何通過軟件的作用發(fā)揮計算機的功能。1.軟件系統(tǒng)的分類系統(tǒng)軟件：實現(xiàn)某一系統(tǒng)方面的功能，如高級語言、操作系統(tǒng)等。應(yīng)用軟件：實現(xiàn)某一應(yīng)用領(lǐng)域的功能，是計算機用戶利用計算機的軟硬件資源為某一專業(yè)應(yīng)用目的開發(fā)的程序，如工資管理程序、電話區(qū)位查詢程序等。2.操作系統(tǒng)(Operating

5、System OS) 所有軟件的核心，它是一個龐大的程序，它控制所有運行在計算機上的程序并管理計算機的所有資源。 有Windows、Dos和Unix 等，Dos屬于單用戶單任務(wù)磁盤操作系統(tǒng)、Unix屬于多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)、Windows屬于單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)硬件主機中央處理器(CPU)運算器控制器內(nèi)存儲器只讀存儲器(ROM)隨機存儲器(RAM)外存儲器硬盤、軟盤、光盤外部設(shè)備輸入設(shè)備鍵盤、鼠標、光筆、掃描儀輸出設(shè)備顯示器、打印機、繪圖儀軟件系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)語言編譯系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)服務(wù)性軟件應(yīng)用軟件文字處理軟件信息管理軟件圖形軟件輔助設(shè)計軟件各種程序包計算機系統(tǒng)組成框圖第節(jié) 計

6、算機中數(shù)據(jù)的表示和存貯數(shù)據(jù)(信息): 對客觀事物的符號表示, 能夠輸入計算機,并能被計算機存貯和處理的所有符號的總稱. 如: 數(shù)值、文字、語音、圖形和圖象等。一. 數(shù)據(jù)的表示 數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)，才能被計算機存儲,傳送,處理。1. 數(shù)制: 按照進位原則進行計數(shù),進位計數(shù)制. 常用數(shù)制: 十進制, 二進制, 八進制, 十六進制. 不同進制的書寫方法: 二進制: 101(B),(101)2,(101)B 十進制: 101(D),(101)10,(101)D 八進制: 101(O),(101)8,(101)O 十六進制: 10(H),(10)16,(10)H N進制: 逢N進一, N稱為基數(shù)N進

7、制的位權(quán)表示: an an-1.a1a0.a-1a-2 (N) = anNn+ an-1Nn-1+ a1N1 + a0N0+ a-1N-1 + a-2N-2+如: 2345(D)=2x103 +3x102+4x101+5x100 =2345N進制轉(zhuǎn)化的十進制的基本公式2. 計算機中數(shù)據(jù)的表示:二進制, 逢二進一, 數(shù)字符號: 0, 1, 基數(shù): 2優(yōu)點: 便于實現(xiàn), 運算簡單, 便于存貯缺點: 數(shù)據(jù)長度大, 不易書寫,記憶, 容易出錯為了使用方便, 常使用八進制和十六進制. 數(shù)制轉(zhuǎn)換1) 十進制轉(zhuǎn)化成N進制, 基本方法: 整數(shù)部份: 除基逆序取余法. 小數(shù)部份: 乘基順序取整法.例1: 100

8、 (D)=1100100(B) =144(O)=64(H)01100250225212262321001001210081281804411441001661604664例2: 0.75 (D)=0.11(B) 0.64(D)=0.1010(B)0.75X 21.50X 21.00X 20110.64X 21.28X 20.56X 2101.12X 20.24X 20.4810工程問題上, 誤差總是存在的, 追求絕對準確是毫無意義的, 也是做不到的, 只要滿足精度要求即可.二進制數(shù): 0,1 八進制數(shù): 0,1,2,3,4,5,6,7十六進制: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,

9、C,D,E,F2) N進制轉(zhuǎn)化為十進制N進制的位權(quán)表示: an an-1.a1a0.a-1a-2 (N) = anNn+ an-1Nn-1+ a1N1 + a0N0+ a-1N-1 + a-2N-2+例: 10101(B)=1x24+1x22+1=21(D)101(B)=1x22+1=5(D)101(O)=1x82+1=65(D)75(O)=7 x 8+5=61(D)101A(H)=1x163+1x161+10 x1604106(D) A12(H)=10 x162+1x161+2x160=2578(D)3） 二進制轉(zhuǎn)化成八進制和十六進制 為了便于使用, 計算機中常使用八進制和十六進制數(shù) 二進制

10、轉(zhuǎn)八進制 從低位向高位(從右向左)每三位分一組每組用一位八進制數(shù)表示。 例 1 101 101 110(B)= 1556(O) 1 5 5 6 二進制轉(zhuǎn)十六進制 從低位向高位(從右向左)每四位分一組每組用一位十六進制數(shù)表示。 例 11 0110 1110(B)=36E(H) 3 6 E 000 0001 1010 2011 3100 4101 5110 6111 70000 00001 10010 20011 30100 40101 50110 60111 71000 81001 91010 A1011 B1100 C1101 D1110 E1111 F4）八進制和十六進制轉(zhuǎn)化成二進制八進制轉(zhuǎn)

11、二進制: 每一位八進制數(shù)用三位二進制數(shù)表示。例: 7123(O)=111 001 010 011(B) 7 1 2 3十六進制轉(zhuǎn)二進制:每一位十六進制數(shù)用四位二進制數(shù)表示。例: 2C1D(H)=0010 1100 0001 1101(B) 2 C 1 D注意: 二、八、十六進制數(shù)的讀法。 不同進制數(shù)的對應(yīng)1. 內(nèi)存的相關(guān)知識位(bit): 每一個電子線路單元字節(jié)(byte): 連續(xù)的個位字(word): 連續(xù)的兩個字節(jié)雙字(dword): 連續(xù)的兩個字地址(address): 針對字節(jié)的編號字長：一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)或指令的長度(位數(shù)) 數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位存貯 一個字節(jié)為一個存貯單元 存貯單元與地址一

12、一對應(yīng) bitbyteword2000H2001H2002H2003H二. 數(shù)據(jù)的存貯2. 數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的表示1) 兩個概念機器數(shù)：一個數(shù)及其符號在機器中的表示。真值: 機器數(shù)所代表的數(shù)。2) 整數(shù)的存儲（假定一個整數(shù)占兩個字節(jié)）a. 有符號整數(shù)符號位：表示負數(shù)：表示非負數(shù)數(shù)據(jù)位整數(shù)是按照其補碼存儲的例：65，-65的存儲？65(D)=1000001(B)=00000(原碼、反碼、補碼）機器碼也可以表示為：101O,41H 2000H2001H2002H2003H-65(D)=-1000001(B)=10000(原碼）=11111111 10111110(反碼）=11111111 101111

13、11(補碼）機器碼也可以表示為：177677O,ffbfH1011111111111111有符號整數(shù)的存儲范圍：正數(shù)：機器碼0000H7fffH,對應(yīng)的真值032767負數(shù)：機器碼ffffH8000H,對應(yīng)的真值-1-32768b. 無符號整數(shù) 16位全部都是數(shù)據(jù)位。 范圍：機器碼0000HffffH,對應(yīng)的真值065535.3) 字符的存儲每一個字符有一個編碼。總共有256個字符ASCII碼 (American Standard Code for Information Interchange) 常用字符有128個，編碼從0到127。 空格 20H32 09 30H39H 4857 AZ 4

14、1H5AH 6590 az 61H7AH 97122 控制字符：032，127；普通字符：94個。 擴展的字符：128個每個字符占一個字節(jié)，存儲的是其ASCII碼值。如：A的存儲為: 65(D) -01000001(B)-41(H)a的存儲為: 97(D)-01100001(B)-61(H)字符的 ASCII碼的范圍是：02550100000101100001a. 機器語言機器指令：是由和組成的指令代碼，用來控制計算機完成一個操作。機器語言：機器指令的集合機器語言的缺點：編程效率太低，難寫、難記、難修改、難調(diào)試，最重要的是可移植性差。只有經(jīng)過專門訓(xùn)練的人才能使用，給計算機的普及與推廣應(yīng)用造成很大障礙。第3節(jié) 計算機語言簡介b. 匯編語言為了克服機器語言的缺點, 引入助記符和十六進制數(shù)用助記符表示機器指令, 如: 用ADD表示加法.用十六進制表示運算數(shù)據(jù).匯編語言又稱符號語言, 需專門的匯編程序翻譯成機器語言無法解決可移植性(通用性)差的問題c. 高級語言1954年出現(xiàn)了第一個高級語言: Fortran(主要用于科學(xué)計算)。高級語言的特點： 1、比較接近于“自然語言”(英文)和“