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1 主题 计算机系统 语言的基本概念 C 语言概述

2 计算机系统 计算机系统包含 : 硬件和软件 硬件 5 大部件 : 运算器 控制器 存储器 输入设备和输出设备 类似人体躯壳 ( qiao), 是物理载体 软件 : 系统软件和应用软件 类似人的灵魂和思想, 是精髓

3 计算机系统 --- 三大总线 所有地址线统称为地址总线, 所有数据线统称为数据总线, 所有控制线统称为控制总线 计算机五大部件之间正是通过三总线相互连接 相互联系的

4 输入设备 数据 地址 控制总线 存储设备 运算器 控制器 输出设备

5 软件 程序 程序由指令构成 计算机有不同功能的指令 指令的集合即是程序 x x x x x x x x x x x x 从键盘取 3 到地址 1 2. 从键盘取 4 到地址 2 3. 地址 1 地址 2 取数据相加 4. 结果输出到显示器

6 存储器 为了区分不同的存储单元, 每个存储单元都有一个独一无二的编号, 这个编号实际上就是该存储单元的地址 存储器就是这些存储单元的集合

7 0x x x x x x18 0x x x x x x xFFFFFFFF 图 1.4 存储器的抽象结构

8 存储器的位 (bit) x x x x x x x x 什么是 位? 位是计算机信息表示的最小单位 一个位只能 存放 一个 0 或者一个 1 那么计算机如何表示不同的信息啦? 0 和 1 的不同组合就是编码 计算机利用不同编码来表示信息的 假设共有 8 位, 那么它总共可以表示多少信息啦? 总共有 256 种不同的组合, 也就是说可以表示 256 种不同的信息

9 存储器的位 (bit) 8 位这其实就是表示一个字节 (Byte) 计算机字节固定长度, 就是 8 位, 一般一个字节占据一个存储单元 绝大部分计算机的地址编码也是按照字节来进行编号的, 也就是说一个地址编码对应了一个字节存储空间 ( 8 位 ) 存储单元的编号也就是地址编号 ( 即地址编码 )

10 存储器 --- 地址空间 地址位数决定了存储空间的大小 地址系统只有 20 位, 则内存单元只有 1M=2 20 字节 地址系统有 32 位, 则内存单元只有 4G=2 32 字节

11 计算机会什么? 计算机什么都不会, 会的是人, 不是计算机 输入 交换 I/O 存储器 CPU

12 计算机会什么? 计算机什么都不会, 会的是人, 不是计算机 输入 交换 I/O 通过各种方式输入数据到存储器 存储器 CPU

13 计算机会什么? 计算机什么都不会, 会的是人, 不是计算机 输入 交换 I/O 通过各种方式输入数据到存储器 存储器 CPU CPU 从存储器取数据, 执行命令, 并返回结果

14 计算机软件 软件 ( Software) 是计算机实现各种功能的程序 文档和数据的集合 系统软件包括操作系统和各种语言处理软件等 应用软件主要包括各个行业或者领域的功能处理软件

15 本课程 -- 高级语言程序设计 高级? 低级? 语言是什么? 程序是什么? 设计是什么?

16 语言 语言是交流沟通的工具 计算机语言是人与计算机交流沟通的工具 语言的基本要素包含语法与语义

17 低级向高级的发展 机器语言 汇编语言 理论研究 高级语言 面向过程 面向对象 MOV AX,BX; Y=x*x;

18 Ada Modula-2 Pascal ALGOL60 ALGOL68 CPL BCPL B Simula 67 BASIC FORTRAN PL/1 COBOL LISP PROLOG C C++ Smalltalk 80 Java ANSI-BASIC QBASIC VB FORTRAN77 FORTRAN90

19 程序 程序是编制好的顺序命令和数据的集合 大学新生入学流程

20 程序 程序是编制好的顺序命令和数据的集合 大学新生入学流程 程序是计算机指令及指令数据的某种有序集合 计算机指令 : 计算机能够理解的命令 ( 规则 ) 指令数据 : 正确执行指令需要的数据 ( 状态 ) 有序集合 : 很多指令按照一定的顺序排列

21 课外 : 计算机程序的形式 1 程序是什么样子的? 2 程序在计算机的哪儿? 3 程序有什么特殊的规定?

22 语言与程序 低级语言是计算机能够理解的机器语言 计算机理解能力有限, 低级语言表达有限, 一个简单的问题要非常繁琐才能 说 清楚 人使用低级语言很困难 高级语言是人 ( 较容易 ) 理解的语言 高级语言表达了太多, 计算机不能理解 必须经过翻译 (Compile) 才能转换为程序

23 课外 : 编译系统 另外一套软件系统, 将高级语言翻译为计算机可以理解的低级语言 例 :for(int i=0; i<20; i++) 课程 : 编译原理 C 语言的一句 话 会被翻译为几十句 低级话

24 本课程 -- 高级语言程序设计 高级与低级是相对于人而言 语言是交流的工具 程序是计算机指令的集合 设计是什么?

25 设计 为正确地 有效地解决问题而采用的策略 方法及步骤 为正确地 有效地向计算机描述问题而使用的策略 方法及步骤

26 假如 请在纸上写 我是帅哥 ( 美女 )!, 写 5000 遍 大家会写字 ( 高中文化 ) 有工具 ( 笔 纸 ) 大家会使用工具 问题要求简单 明确

27 再假如 请撰文证明 : 我是帅哥 ( 美女 ), 不少于 5000 字 大家有高中文化 有工具 会使用工具 但是 : 写什么? 怎么写?

28 策略一 先提出一些帅哥 ( 美女 ) 的标准 证明这些标准是有效的, 比如例举公认的帅哥 ( 美女 ) 符合这些标准 说明自己也符合这些标准 所以自己是帅哥 ( 美女 ) 去参考时尚界 自己打工挣钱, 向父母 老师 学校申请

29 策略二 等其他人先做 参考 再参考 多参考

30 设计是最大的困难 设计没有严格的标准, 只有风格 时装设计风格 建筑设计风格 设计风格是靠不断地实践, 最终归纳出来的

31 小结 高级语言程序设计 语言 : 有国际标准了, 哪儿都一样 语言 程序 : 也有国际标准了 设计 : 目前还在研究, 经常变化 计算机程序的设计 不能随心所欲地安排方法与步骤

32 课外 : 计算机程序设计艺术 没有专门的程序设计课程 具体问题的设计千变万化 强烈的个人色彩 意会远大于言传

33 现实的例子 要求计算机 : 求 2 的平方根? 计算机问 : 平方根是什么?

34 现实的例子 求 2 的平方根? 计算机问 : 平方根是什么? 求 x 2 =2 中的 x 是多少? 计算机问 :x 2 是什么?

35 现实的例子 求 2 的平方根? 计算机问 : 平方根是什么? 求 x 2 =2 中的 x 是多少? 计算机问 :x 2 是什么? 求 x * x = 2 中的 x 是多少? 计算机问 : 乘法我知道, 但 x 是什么东西?

36 图灵说 1 准备一条纸带, 把所有可能是 2 的平方根的数都写在纸带上 2 用一个指针指向纸带上的第一个数 3 计算该数的平方是否与 2 相等 4 如果不等, 则指针移到下一个数, 重复 直到遇到一个数的平方与 2 相等

37 对图灵的改进 后人制造现实的计算机 : 1 做了运算器, 实现 + - * / 2 做了逻辑器, 实现 == > <!= 3 纸带变成了电子元件

38 图灵的启示 在纸带上要写多少可能的数? 计算机的计算几乎都是近似结果 计算结果是被发现, 不是被发明的 结果已经存在, 只是把它找出来

39 课外 : 数据结构与算法 课程 : 数据结构与算法 排序 : 和堆积木差不多 搜索 : 在一堆积木中找特殊的积木

40 课外 : 图灵奖 图灵是计算机的奠基人 图灵是同性恋, 当年被处罚 图灵奖是计算机最高奖之一

41 课外 : 流程图 或 起止框 处理框 流程线 起止框 0 sum,1 i i>100 输入输出框 sum+i sum 判断框 连接点 i+1 i 输出 sum 结束框 a. 流程图符号 b. 求 sum= 的流程图

42 C 语言概述 产生过程 时间 : 1972~1973 地点 : 美国贝尔实验室 目的 : UNIX 操作系统 设计人 : Ken.Thompson 和 Dennis.M.Ritchie C 标准 标准 C: K&R 合著 The C Programming Language ANSI C: 1983 年 87 ANSI C: 1987 年 1990 年国际标准的 ANSI C

43 C 语言概述 1.2 C 语言特点 语言简洁 紧凑 灵活 运算符和数据类型丰富 程序设计结构化 模块化 生成目标代码 ( 程序 ) 质量高 可移植性好 ( 不同操作系统 )

44 32 个关键字 :( 由系统定义, 不能重作其它定义 ) auto break case char const continue default do double else enum extern float for goto if int long register return short signed sizeof static struct switch typedef unsigned union void volatile while

45 9 种控制语句 : if( )~else~ for( )~ while( )~ do~while( ) continue break switch goto return

46 34 种运算符 : 算术运算符 :+ - * / % 关系运算符 :< <= == > >=!= 逻辑运算符 :! && 位运算符 :<< >> ~ ^ & 赋值运算符 := 及其扩展条件运算符 :?: 逗号运算符 :, 指针运算符 :* & 求字节数 :sizeof 强制类型转换 :( 类型 ) 分量运算符 :. -> 下标运算符 :[] 其它 :( ) -

47 短整型 short 整型 整型 int 基本类型 数值类型 字符类型 char 浮点型 长整型 long 单精度型 float 双精度型 double C 数据类型 构造类型 指针类型 空类型 void 数组结构体 struct 共用体 union 枚举类型 enum 定义类型 typedef

48 C 语言的应用环境 任何一种语言的应用都需要一定的环境 C 语言的应用环境 操作系统 Window Unix/Linux Mac OS 标准库 标准的通用功能 编译系统 将语言翻译为程序 调试系统 发现错误并保证程序的正确性 编辑系统 语言的笔和纸 以上统称 开发环境

49 课外 : 开发环境 没有专门的课程 自己安装 自己配置 自己学习 自己摸索 自己

50 /* example1.1 calculate the sum of a and b*/ #include <stdio.h> 预处理命令 /* This is the main program */ main() { int a,b,sum; a=10; b=24; sum=add(a,b); printf( sum= %d\n",sum); } 函数语句 注释 /* This function calculates the sum of x and y */ int add(int x,int y) { int z; } z=x+y; return z; 运行结果 : sum=34

51 学习方法 积累, 再积累 保留自己做或别人做的程序代码 归纳 总结 建档 实践 再实验 学得再多, 不动手, 等于零

52 参考书目 [1] Brian W. Kernighan,Dennis M. Ritchie,The C Programming Language[M], Second Edition,1989 [2] Andrew Koenig 著, 高巍译,C 缺陷与陷阱 ( C Traps and Pitfalls), 北京 : 人民邮电出版社 ( 原出版社 :Addison Wesley), [3] P.J. Plauger, The Standard C Library, Prentice Hall, 1992, ISBN [4] Herbert Schildt,C The Complete Reference( Fourth Edition),Team-Fly, Osborne/McGraw-Hill 2002

53 作业 请描述二元一次方程的计算过程