第1章 計(jì)算機(jī)的組成與程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),2019年9月11日,1.1 計(jì)算機(jī)的組成及基本工作原理,一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)包括兩個(gè)部分，即硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，如表1-1所示。,2019年9月11日,2019年9月11日,1計(jì)算機(jī)硬件的基本結(jié)構(gòu) 當(dāng)今計(jì)算機(jī)已發(fā)展成由巨型機(jī)、小巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)組成的一個(gè)龐大“家族”。這個(gè)家族中的成員盡管在規(guī)模、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用等方面存在著一定差異，但它們的基本硬件結(jié)構(gòu)仍沿用著馮諾依曼設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。即由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五部分組成。 一個(gè)計(jì)算機(jī)的基本硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1-1所示：,1.1.1 計(jì)算機(jī)硬件的系統(tǒng),2019年9月11日,2019年9月11日,運(yùn)算器：進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件,Arithmetic and Logic Unit,算術(shù)運(yùn)算： + - 邏輯運(yùn)算： AND，OR，NOT,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成：運(yùn)算器,2019年9月11日,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成：控制器,控制器：指揮中心，指揮各部件協(xié)調(diào)的工作。,2019年9月11日,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成：存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù) 內(nèi) 存：存儲(chǔ)正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)以及中間結(jié)果、最終結(jié)果。,2019年9月11日,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成： I/O設(shè)備,輸入設(shè)備 輸出設(shè)備,2019年9月11日,硬件系統(tǒng),主機(jī) 外部設(shè)備,整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的物理平臺(tái),硬件系統(tǒng)的核心是主機(jī)，主機(jī)的核心是CPU,2019年9月11日,1.1.2計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng),軟件概念及分類(lèi) 軟件相關(guān)概念 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言,2019年9月11日,軟件：概念及分類(lèi),軟件：程序 文檔 數(shù)據(jù),系統(tǒng)軟件：用來(lái)管理、維護(hù)計(jì)算機(jī)并協(xié)調(diào)計(jì)算 機(jī)各部件有效工作的軟件。 應(yīng)用軟件：實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用的軟件。,軟件,操作系統(tǒng),硬件,應(yīng)用軟件,2019年9月11日,軟件：相關(guān)概念,指令系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的所有指令的集合。 不同類(lèi)型的計(jì)算機(jī)所識(shí)別的指令和指令系統(tǒng)是不一樣的。面向機(jī)器，通用性差。,指令：計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別并執(zhí)行的“操作命令” 指令操作碼操作數(shù),例： 10110000 00001111,程序：為解決某一問(wèn)題而設(shè)計(jì)的一系列指令或語(yǔ)句。,機(jī)器語(yǔ)言：計(jì)算機(jī)能唯一識(shí)別并可直接執(zhí)行的語(yǔ)言，由二進(jìn)制數(shù)（0或1）排列組合而成。,2019年9月11日,計(jì)算機(jī)語(yǔ)言：高級(jí)語(yǔ)言的執(zhí)行,匯編語(yǔ)言 源程序,目標(biāo)程序 .OBJ,可執(zhí)行程序 .EXE,高級(jí)語(yǔ)言 源程序,編譯程序,連接程序,匯編程序,匯編,連接,編譯,2019年9月11日,1.1.3計(jì)算機(jī)工作原理,內(nèi)存儲(chǔ)器,外存儲(chǔ)器,操作系統(tǒng),Word軟件,計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程就是執(zhí)行程序的過(guò)程,2019年9月11日,指令的執(zhí)行過(guò)程,從內(nèi)存某地址取出要執(zhí)行的指令,把取出的指令送指令譯碼器，譯出對(duì)應(yīng)操作,向相關(guān)部件發(fā)送控制命令， 完成操作,2019年9月11日,程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí),2019年9月11日,程序設(shè)計(jì)是一門(mén)技術(shù)，需要相應(yīng)的理論、技術(shù)、方法和工具來(lái)支持。就程序設(shè)計(jì)方法和技術(shù)的發(fā)展而言，經(jīng)過(guò)了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)階段。 除了好的程序設(shè)計(jì)方法和技術(shù)之外，程序設(shè)計(jì)風(fēng)格也是很重要的。因?yàn)槌绦蛟O(shè)計(jì)風(fēng)格會(huì)深刻影響軟件的質(zhì)量和可維護(hù)性，良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格可以使程序結(jié)構(gòu)清晰合理，使程序代碼便于維護(hù)，因此，程序設(shè)計(jì)風(fēng)格對(duì)保證程序的質(zhì)量是很重要的。,程序設(shè)計(jì)方法與風(fēng)格,2019年9月11日,程序設(shè)計(jì)方法與風(fēng)格(續(xù)),要形成良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格，應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素： 1源程序文檔化 源程序文檔化一般要考慮：標(biāo)識(shí)符的命名、程序注釋信息、視覺(jué)組織等幾個(gè)方面。 標(biāo)識(shí)符的命名應(yīng)遵循“見(jiàn)名知義”的原則。 程序注釋信息應(yīng)能幫助讀者正確理解整個(gè)程序。 注釋信息一般包括序言性注釋和功能性注釋。所謂序言性注釋一般位于程序的開(kāi)始部分，主要包括：標(biāo)題、程序的主要功能、主要算法、程序作者等。所謂功能性注釋一般位于程序的中間，主要描述變量的含義、語(yǔ)句的作用等。 視覺(jué)組織主要是書(shū)寫(xiě)程序時(shí)應(yīng)盡量清晰便于閱讀，一般利用空格、空行、縮進(jìn)等技巧。,2019年9月11日,#include /*編譯預(yù)處理*/ main() /*主函數(shù)*/ int a,b,sum; /*定義整型變量a,b,sum */ printf(“Please input two integers:n“); /*輸出提示信息，增強(qiáng)交互性*/ scanf(“%d%d“, /*輸出a、b、sum*/ ,語(yǔ)句,注釋,1.2 C程序程序的基本結(jié)構(gòu),求兩個(gè)整數(shù)之和,運(yùn)行結(jié)果： Please input two integers: 68 (表示空格，表示按Enter鍵) 6+8=14,int a,b,sum;,/*輸入兩個(gè)整數(shù)，并賦給a,b */,2019年9月11日,程序設(shè)計(jì)方法與風(fēng)格(續(xù)),2數(shù)據(jù)說(shuō)明的方法 數(shù)據(jù)說(shuō)明的次序規(guī)范化。鑒于程序理解、閱讀和維護(hù)的需要，使數(shù)據(jù)說(shuō)明次序固定。當(dāng)一個(gè)說(shuō)明語(yǔ)句說(shuō)明多個(gè)變量時(shí)，變量按照字母順序排列。使用注釋來(lái)說(shuō)明復(fù)雜數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。,2019年9月11日,程序設(shè)計(jì)方法與風(fēng)格(續(xù)),3語(yǔ)句構(gòu)造 除非對(duì)效率有特殊要求，程序編寫(xiě)要做到清晰第一，效率第二。 A=A+B B=A-B A=A-B 4輸入和輸出 輸入和輸出信息是用戶(hù)直接關(guān)心的，輸入和輸出方式和格式應(yīng)盡可能方便用戶(hù)的使用。,2019年9月11日,結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì),由于軟件危機(jī)的出現(xiàn)，人們開(kāi)始研究程序設(shè)計(jì)方法，其中最受關(guān)注的是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法。20世紀(jì)70年代提出了“結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)(structured programming)”的思想和方法。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法引入了一些工程的思想和結(jié)構(gòu)化思想，使大型軟件的開(kāi)發(fā)和編程都得到了一些改善。,2019年9月11日,結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的原則,1）采用自頂向下、逐步細(xì)化的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)； 2）采用模塊化原則和方法進(jìn)行設(shè)計(jì)； 即將大型任務(wù)從上向下劃分為多個(gè)功能模塊，每個(gè)模塊又可以劃分為若干子模塊，然后分別進(jìn)行模塊程序的編寫(xiě)。 3) 限制使用goto語(yǔ)句。,2019年9月11日,結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的原則,結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的主要原則可以概括為 自頂向下 逐步求精 模塊化 限制使用goto語(yǔ)句,2019年9月11日,結(jié)構(gòu)化程序的基本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn),結(jié)構(gòu)化程序的基本結(jié)構(gòu)：,順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、重復(fù)結(jié)構(gòu)。,2019年9月11日,1順序結(jié)構(gòu) 順序結(jié)構(gòu)是程序的最基本、最常用的結(jié)構(gòu)，也是最簡(jiǎn)單的程序結(jié)構(gòu)。它是按照書(shū)寫(xiě)順序依次執(zhí)行語(yǔ)句的結(jié)構(gòu)，如圖1-5所示。,2019年9月11日,（a）流程圖 （b）N-S結(jié)構(gòu)圖 圖1-5順序結(jié)構(gòu),2019年9月11日,2選擇結(jié)構(gòu) 選擇結(jié)構(gòu)又稱(chēng)為分支結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是按照給定的條件判斷選擇執(zhí)行相應(yīng)的語(yǔ)句序列，如圖1-6所示。 分支結(jié)構(gòu)一般根據(jù)條件判別來(lái)決定執(zhí)行哪一個(gè)程序分支，滿(mǎn)足條件則執(zhí)行語(yǔ)句序列A，不滿(mǎn)足條件，則執(zhí)行語(yǔ)句序列B。通常，CPU每執(zhí)行完一條指令后，便自動(dòng)執(zhí)行下一條指令，但分支結(jié)構(gòu)的執(zhí)行可以改變程序的執(zhí)行流程。,2019年9月11日,（a）流程圖 （b）N-S結(jié)構(gòu)圖 圖1-6選擇結(jié)構(gòu),2019年9月11日,3循環(huán)結(jié)構(gòu) 循環(huán)結(jié)構(gòu)又稱(chēng)為重復(fù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)循環(huán)控制條件來(lái)決定是否重復(fù)執(zhí)行相同的語(yǔ)句序列。在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)