計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識概述

第1章計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識概述第2講計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識概述<二>教學(xué)目標(biāo)與基本要求：1、掌握計算機(jī)軟件系統(tǒng)的構(gòu)成,軟件的概念、特點與分類2、了解指令、語言、程序的概念.3、掌握計算機(jī)的基本工作原理.教學(xué)重點：軟件的概念、特點,存儲程序原理.教學(xué)難點：存儲程序原理.教學(xué)內(nèi)容：1、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件2、程序設(shè)計語言、計算機(jī)的指令、計算機(jī)的程序3、計算機(jī)的工作原理、計算機(jī)的基本工作過程教學(xué)時間：1學(xué)時主要內(nèi)容：1.3.3計算機(jī)軟件系統(tǒng)的構(gòu)成軟件：在硬件設(shè)備上運(yùn)行的各種程序以與有關(guān)資料,主要由程序和文檔兩部分組成.1．系統(tǒng)軟件指管理、監(jiān)控和維護(hù)計算機(jī)資源〔包括硬件和軟件〕的軟件.它是為整個計算機(jī)系統(tǒng)所配置的、不依賴于特定應(yīng)用領(lǐng)域的通用性軟件.它擴(kuò)大了計算機(jī)的功能,提高了計算機(jī)的工作效率.系統(tǒng)軟件是不可少,一般由生產(chǎn)廠家或?qū)ｉT的軟件開發(fā)公司研發(fā),其他程序都在它的支持下編寫和運(yùn)行.系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)和實用系統(tǒng)軟件.〔1〕操作系統(tǒng)?概念：操作系統(tǒng)〔OperatingSystem,OS〕是直接運(yùn)行在裸機(jī)上的最基本的系統(tǒng)軟件,是系統(tǒng)軟件的核心,其他軟件必須在操作系統(tǒng)的支持下才能運(yùn)行.它控制和管理計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種軟、硬件資源,合理有效地組織計算機(jī)系統(tǒng)的工作.?DOS、Unix、Windows〔95、98,2000、xp等〕〔2〕實用系統(tǒng)軟件1語言處理程序?概念：將非機(jī)器語言的程序通過解釋或翻譯成與其相對應(yīng)的機(jī)器指令后,使其被計算機(jī)執(zhí)行.?要點：●計算機(jī)只能直接識別和執(zhí)行機(jī)器語言程序.非機(jī)器語言的程序必須通過解釋或翻譯成與其相對應(yīng)的機(jī)器指令后,才能被計算機(jī)執(zhí)行●一般將用高級語言或匯編語言編寫的程序稱為源程序,而將已翻譯成機(jī)器語言的程序稱為目標(biāo)程序,不同高級語言編寫的程序必須通過相應(yīng)的語言處理程序進(jìn)行翻譯.●計算機(jī)將源程序翻譯成機(jī)器指令時,通常有兩種翻譯方式：編譯方式和解釋方式,具體如圖1-7所示.高級語言源程序編譯程序目標(biāo)程序程序執(zhí)行〔編譯〕高級語言源程序解釋程序執(zhí)行〔解釋〕圖1-7計算機(jī)語言處理程序的翻譯過程●經(jīng)編譯方式編譯的程序執(zhí)行速度快、效率高.●語言處理程序主要有：匯編程序、解釋程序和編譯程序.匯編程序用來處理匯編語言編寫的程序,它把匯編語言源程序翻譯成機(jī)器語言程序.解釋程序和編譯程序用來處理高級語言程序.現(xiàn)在大多數(shù)的高級語言都是編譯型的,例如C++、Pascal等.②數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)〔DBMS〕完成數(shù)據(jù)庫中對于數(shù)據(jù)的管理.當(dāng)前流行的關(guān)系型DBMS有FoxPro、Access、Oracle、Sybase等.③各種實用工具程序?qū)嵱霉ぞ叱绦蚰芘浜细黝惼渌到y(tǒng)軟件為用戶的應(yīng)用提供方便和幫助.如磁盤與文件管理軟件、瑞星、金山毒霸與##等.在Windows的附件中也包含了系統(tǒng)工具,包括磁盤碎片整理程序、磁盤清理等實用工具程序.2．應(yīng)用軟件?概念：應(yīng)用軟件是指為解決用戶某個實際問題而編寫的程序和有關(guān)資料應(yīng)用軟件可分為通用軟件和專用軟件,前者往往具有一定的通用性,為各行各業(yè)的人所使用,如MicrosoftWord、AdobePhotoshop等；后者沒有通用性,只完成某一特定專業(yè)的任務(wù),往往是針對某行業(yè)、某用戶的特定需求而專門開發(fā)的,如某個公司的ERP系統(tǒng).?常用的應(yīng)用軟件有如下幾種：〔1〕辦公軟件包辦公軟件包包括文字處理、桌面排版、電子表格處理、商務(wù)圖表、演示軟件等.如MicrosoftOffice中的word,excel,access等.常用的辦公軟件包的結(jié)構(gòu)功能與應(yīng)用將在第3章中詳細(xì)介紹.〔2〕多媒體制作軟件多媒體制作軟件是用于錄制、播放、編輯聲音和圖像等多媒體信息的一組應(yīng)用程序.包括處理聲音的WaveStudio、SoundO’LD、Mixer等軟件和處理圖像的VFW〔VideoForWindows〕以與Photoshop、AutoCAD、3DS、PowerPoint、Authorware、FrontPage、Flash等.〔3〕其他應(yīng)用軟件如輔助財務(wù)管理、大型工程設(shè)計、建筑裝潢設(shè)計、服裝裁剪、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)工具以與各種各樣的管理信息系統(tǒng)等應(yīng)用軟件.3．嵌入式系統(tǒng)?概念：嵌入式系統(tǒng)是把計算機(jī)的硬件與軟件嵌入到各種應(yīng)用產(chǎn)品中的系統(tǒng),包括構(gòu)成軟件基本運(yùn)行環(huán)境的硬件和操作系統(tǒng)兩部分.?嵌入式處理器可以分為3類：●嵌入式微處理器●嵌入式微控制器●嵌入式DSP〔DigitalSignalProcessor〕.4．程序設(shè)計語言〔1〕程序設(shè)計的基本概念程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)①算法算法可以看作是由有限個步驟組成的、用來解決問題的具體過程.[例1.1]歐幾里德算法〔求p、q的最大公約數(shù)〕.a.如果p＞q,則交換p和q.b.令r為p/q的余數(shù).c.如果r=0,則令g=q并終止；否則令p=q,q=r并轉(zhuǎn)向步驟b.計算機(jī)的算法有以下幾個性質(zhì)：●有窮性：算法必須在有限次執(zhí)行后完成.也就是說,解題過程必須是可以終止的.●確定性：每一步驟必須明確定義.計算機(jī)和自然語言不同,一切操作都要在程序中予以安排,不能有語義不明確的地方.●輸入/輸出：程序是以加工信息為其任務(wù),因此,在算法中需要涉與到信息的輸入/輸出.●可行性：每個算法都可以實施,并能達(dá)到預(yù)期目的.②數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)涉與到一些諸如圖、表的復(fù)雜信息結(jié)構(gòu),或者涉與到大量數(shù)據(jù)的處理時,就必須考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題.例如,圖書館的圖書管理包括的圖書信息很多,如果不采取一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)〔如圖書的編目、按書名或作者編排統(tǒng)一有序的檢索號等〕,系統(tǒng)的實現(xiàn)就會很困難.〔2〕程序設(shè)計語言的分類①第一代程序設(shè)計語言——機(jī)器語言機(jī)器語言是由CPU可以識別的一組由0、1序列構(gòu)成的指令碼,是計算機(jī)硬件所能"理解〞的唯一語言.②第二代程序設(shè)計語言——匯編語言用助記符來表示每一條機(jī)器指令.③第三代程序設(shè)計語言——高級語言、算法語言[例1.2]：命令計算機(jī)硬件完成如下動作：清除累加器,然后把內(nèi)存地址為117的單元內(nèi)容與累加器的內(nèi)容相加.機(jī)器語言：01101100000000000000000l110101匯編語言：CLA00117[例1.3]：求A+B=？匯編語言：CLAAADDBSTDM高級語言：M=A+B④第四代程序設(shè)計語言——非過程化語言關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL即屬于第四代程序設(shè)計語言.⑤第五代程序設(shè)計語言——智能性語言PROLOG語言〔ProgramminginLogic〕是第五代語言的代表.1.3.4計算機(jī)的基本工作原理按照馮?諾依曼機(jī)"存儲程序〞的概念,計算機(jī)的工作過程就是執(zhí)行程序的過程.要了解計算機(jī)是如何工作的,首先要知道計算機(jī)指令和程序的概念.1．計算機(jī)的指令?指令就是由二進(jìn)制代碼表示的,要求計算機(jī)完成各種操作的命令.一條指令對應(yīng)一種操作.指令系統(tǒng)是指某一臺計算機(jī)能執(zhí)行的所有指令.?對于不同的計算機(jī)指令系統(tǒng)來說,一般具有以下的幾類指令：〔l〕算術(shù)、邏輯運(yùn)算指令；〔2〕數(shù)據(jù)傳送指令；〔3〕程序控制指令；〔4〕狀態(tài)管理和控制指令；〔5〕輸人輸出指令.2．計算機(jī)的程序程序就是完成既定任務(wù)的一組指令序列,計算機(jī)按照程序規(guī)定的流程依次執(zhí)行一條條的指令,最終完成程序所要實現(xiàn)的目標(biāo).3．計算機(jī)的工作原理〔1〕存儲程序原理計算機(jī)利用"存儲器〞〔內(nèi)存〕來存放所要執(zhí)行的程序,再通過CPU依次從存儲器中取出程序中的每一條指令,并加以分析和執(zhí)行,直到完成全部指令任務(wù)為止.這就是計算機(jī)的"存儲程序〞工作原理.存儲程序原理是由美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮?諾依曼于1946年提出的,他和同事們依據(jù)此原理設(shè)計出了一個完整的現(xiàn)代計算機(jī)雛形,并確定了存儲程序計算機(jī)的五大組成部分和基本工作方法.馮?諾依曼的這一設(shè)計思想被譽(yù)為計算機(jī)發(fā)展史上的里程碑,標(biāo)志著計算機(jī)時代的真正開始.〔2〕程序的自動執(zhí)行原理啟動地址→PC取指PC→地址與寄存器指令→IR？形成轉(zhuǎn)移地址轉(zhuǎn)移指令程序結(jié)束完成本條指令操作停機(jī)指令非轉(zhuǎn)移指令指令譯碼PC+1→PC啟動一個程序的執(zhí)行只需將程序的第一條指令的地址置入程序計數(shù)器〔PC〕中即可.計算機(jī)程序的自動工作流程如圖1-8所示.圖1-8計算機(jī)程序的自動執(zhí)行流程4．計算機(jī)的基本工作過程計算機(jī)的工作過程實際上是快速地執(zhí)行指令的過程.用戶首先必須根據(jù)某任務(wù)要求編寫相應(yīng)的程序,通過輸入設(shè)備將程序和數(shù)據(jù)送到計算機(jī)的存儲器中存儲起來；程序運(yùn)行后,計算機(jī)從存儲器依次取出指令,送往控制器進(jìn)行分析,并根據(jù)指令的功能向各有關(guān)部件發(fā)出各種操作控制信號；最終的運(yùn)算結(jié)果要送到輸出設(shè)備輸出.〔1〕指令的串行執(zhí)行?一條指令的執(zhí)行過程分3個步驟：①取指令②分析指令③執(zhí)行指令.?一般把計算機(jī)完成一條指令所花費的時間稱為一個指令周期,指令周期越短,指令執(zhí)行越快.通常人們所說的CPU主頻或工作頻率,就反映了指令執(zhí)行周期的長短.〔2〕指令的并行執(zhí)行?指令的串行執(zhí)行是當(dāng)執(zhí)行指令的3個部件依次執(zhí)行完成后,才開始下一條指令的執(zhí)行.在此過程中,當(dāng)某一部件正在工作時,其他兩個部件是不工作的.?指令的并行執(zhí)行就是使這3個部件并行工作,從而提高計算機(jī)執(zhí)行指令的速度,現(xiàn)在的計算機(jī)一般采用流水線技術(shù).小結(jié)：通常把軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件,而系統(tǒng)軟件又分為操作系統(tǒng)和實用系統(tǒng)軟件.系統(tǒng)軟件是用來管理、監(jiān)控和維護(hù)計算機(jī)的軟件.系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)和實用系統(tǒng)軟件.操作系統(tǒng)是最基本、必不可少的系統(tǒng)軟件,它控制和管理計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種軟、硬件資源,合理有效地組織計算機(jī)系統(tǒng)的工作.實用系統(tǒng)軟件包括語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以與各種實用