1、第1章 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)概述第2講 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)概述(二)教學(xué)目標(biāo)及基本要求：1、掌握計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的構(gòu)成，軟件的概念、特點(diǎn)及分類(lèi)2、了解指令、語(yǔ)言、程序的概念。3、掌握計(jì)算機(jī)的基本工作原理。教學(xué)重點(diǎn)：軟件的概念、特點(diǎn)，存儲(chǔ)程序原理。教學(xué)難點(diǎn)：存儲(chǔ)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(jì)語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)的指令、計(jì)算機(jī)的程序 3、計(jì)算機(jī)的工作原理、計(jì)算機(jī)的基本工作過(guò)程教學(xué)時(shí)間：1學(xué)時(shí)主要內(nèi)容：1.3.3 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的構(gòu)成軟件：在硬件設(shè)備上運(yùn)行的各種程序以及有關(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(jì)算機(jī)資源（包括硬件和軟件）的軟件。它是為整個(gè)計(jì)算

2、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(jì)算機(jī)的功能，提高了計(jì)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(mén)的軟件開(kāi)發(fā)公司研發(fā)，其他程序都在它的支持下編寫(xiě)和運(yùn)行。系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)和實(shí)用系統(tǒng)軟件。（1）操作系統(tǒng) 概念：操作系統(tǒng)（Operating System，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(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種軟、硬件資源，合理有效地組織計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作。DOS、Unix、Windows（95、98，2000、xp等）（2）實(shí)用系統(tǒng)軟件 語(yǔ)言處理程序概念：將非機(jī)器語(yǔ)言的程序通過(guò)解釋或

3、翻譯成與其相對(duì)應(yīng)的機(jī)器指令后，使其被計(jì)算機(jī)執(zhí)行。要點(diǎn)：計(jì)算機(jī)只能直接識(shí)別和執(zhí)行機(jī)器語(yǔ)言程序。非機(jī)器語(yǔ)言的程序必須通過(guò)解釋或翻譯成與其相對(duì)應(yīng)的機(jī)器指令后，才能被計(jì)算機(jī)執(zhí)行一般將用高級(jí)語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序稱(chēng)為源程序，而將已翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的程序稱(chēng)為目標(biāo)程序，不同高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序必須通過(guò)相應(yīng)的語(yǔ)言處理程序進(jìn)行翻譯。計(jì)算機(jī)將源程序翻譯成機(jī)器指令時(shí)，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(jí)語(yǔ)言源程序高級(jí)語(yǔ)言源程序編譯程序目標(biāo)程序鏈接程序執(zhí)行（編譯）高級(jí)語(yǔ)言源程序解釋程序執(zhí)行（解釋?zhuān)﹫D1-7 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言處理程序的翻譯過(guò)程經(jīng)編譯方式編譯的程序執(zhí)行速度快、效率高。 語(yǔ)言處理程序主要

4、有：匯編程序、解釋程序和編譯程序。匯編程序用來(lái)處理匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，它把匯編語(yǔ)言源程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言程序。解釋程序和編譯程序用來(lái)處理高級(jí)語(yǔ)言程序?，F(xiàn)在大多數(shù)的高級(jí)語(yǔ)言都是編譯型的，例如C+、Pascal等 。 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）完成數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)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。 各種實(shí)用工具程序 實(shí)用工具程序能配合各類(lèi)其他系統(tǒng)軟件為用戶的應(yīng)用提供方便和幫助。如磁盤(pán)及文件管理軟件、瑞星、金山毒霸及諾頓等。在Windows的附件中也包含了系統(tǒng)工具，包括磁盤(pán)碎片整理程序、磁盤(pán)清理等實(shí)用工具程序。2應(yīng)用軟件 概念：應(yīng)用軟件是指為

5、解決用戶某個(gè)實(shí)際問(wèn)題而編寫(xiě)的程序和有關(guān)資料應(yīng)用軟件可分為通用軟件和專(zhuān)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Microsoft Word、Adobe Photoshop等；后者沒(méi)有通用性，只完成某一特定專(zhuān)業(yè)的任務(wù)，往往是針對(duì)某行業(yè)、某用戶的特定需求而專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的，如某個(gè)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Microsoft Office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

6、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 Wave Studio、Sound OLD、Mixer等軟件和處理圖像的 VFW（Video For Windows）以及Photoshop、AutoCAD、3DS、PowerPoint、Authorware、FrontPage、Flash等。（3）其他應(yīng)用軟件 如輔助財(cái)務(wù)管理、大型工程設(shè)計(jì)、建筑裝潢設(shè)計(jì)、服裝裁剪、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)工具以及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(jì)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(lèi)：嵌入式

7、微處理器嵌入式微控制器嵌入式DSP（Digital Signal Processor）。4程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（1）程序設(shè)計(jì)的基本概念 程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 算法算法可以看作是由有限個(gè)步驟組成的、用來(lái)解決問(wèn)題的具體過(guò)程?！纠?.1】歐幾里德算法（求p、q的最大公約數(shù)）。a. 如果pq，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(jì)算機(jī)的算法有以下幾個(gè)性質(zhì)：有窮性：算法必須在有限次執(zhí)行后完成。也就是說(shuō)，解題過(guò)程必須是可以終止的。確定性：每一步驟必須明確定義。計(jì)算機(jī)和自然語(yǔ)言不同，一切操作都要在程序中予以安排，不能有語(yǔ)義不明確的地方。輸入/

8、輸出：程序是以加工信息為其任務(wù)，因此，在算法中需要涉及到信息的輸入/輸出。可行性：每個(gè)算法都可以實(shí)施，并能達(dá)到預(yù)期目的。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)涉及到一些諸如圖、表的復(fù)雜信息結(jié)構(gòu)，或者涉及到大量數(shù)據(jù)的處理時(shí)，就必須考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問(wèn)題。例如，圖書(shū)館的圖書(shū)管理包括的圖書(shū)信息很多，如果不采取一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如圖書(shū)的編目、按書(shū)名或作者編排統(tǒng)一有序的檢索號(hào)等），系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)就會(huì)很困難。 （2）程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的分類(lèi) 第一代程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言 機(jī)器語(yǔ)言是由CPU可以識(shí)別的一組由0、1序列構(gòu)成的指令碼，是計(jì)算機(jī)硬件所能“理解”的唯一語(yǔ)言 。 第二代程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言匯編語(yǔ)言用助記符來(lái)表示每一條機(jī)器指令 。 第三代程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)

9、言、算法語(yǔ)言【例1.2】：命令計(jì)算機(jī)硬件完成如下動(dòng)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(yǔ)言：011011 000000 000000 00000l 110101匯編語(yǔ)言：CLA 00 117【例1.3】：求A+B=？ 匯編語(yǔ)言：CLA A ADD B STD M 高級(jí)語(yǔ)言：M=A+B 第四代程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言非過(guò)程化語(yǔ)言關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言SQL即屬于第四代程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。 第五代程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言智能性語(yǔ)言PROLOG語(yǔ)言（Programming in Logic）是第五代語(yǔ)言的代表。1.3.4 計(jì)算機(jī)的基本工作原理按照馮諾依曼機(jī)“存儲(chǔ)程序”的概念，計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程就是

10、執(zhí)行程序的過(guò)程。要了解計(jì)算機(jī)是如何工作的，首先要知道計(jì)算機(jī)指令和程序的概念。1計(jì)算機(jī)的指令指令就是由二進(jìn)制代碼表示的，要求計(jì)算機(jī)完成各種操作的命令。一條指令對(duì)應(yīng)一種操作。指令系統(tǒng)是指某一臺(tái)計(jì)算機(jī)能執(zhí)行的所有指令。對(duì)于不同的計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般具有以下的幾類(lèi)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(jì)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(jì)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(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。3計(jì)算機(jī)的工作原理（1）存儲(chǔ)程序原理 計(jì)算機(jī)利用“存儲(chǔ)器”（內(nèi)存）來(lái)存放所要執(zhí)行的程序，再通過(guò)CP

11、U依次從存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)的“存儲(chǔ)程序”工作原理。存儲(chǔ)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(jì)出了一個(gè)完整的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)雛形，并確定了存儲(chǔ)程序計(jì)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(jì)思想被譽(yù)為計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的里程碑，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代的真正開(kāi)始。 （2）程序的自動(dòng)執(zhí)行原理啟動(dòng)地址PC取指PC啟動(dòng)地址PC取指PC地址及寄存器指令I(lǐng)R？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+1PC圖1-8 計(jì)算機(jī)程序的自動(dòng)執(zhí)行流程4計(jì)算機(jī)的基本工作過(guò)程計(jì)算機(jī)的

12、工作過(guò)程實(shí)際上是快速地執(zhí)行指令的過(guò)程。用戶首先必須根據(jù)某任務(wù)要求編寫(xiě)相應(yīng)的程序，通過(guò)輸入設(shè)備將程序和數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)起來(lái)；程序運(yùn)行后，計(jì)算機(jī)從存儲(chǔ)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(hào)；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(guò)程分3個(gè)步驟： 取指令 分析指令 執(zhí)行指令 。一般把計(jì)算機(jī)完成一條指令所花費(fèi)的時(shí)間稱(chēng)為一個(gè)指令周期，指令周期越短，指令執(zhí)行越快。通常人們所說(shuō)的CPU主頻或工作頻率，就反映了指令執(zhí)行周期的長(zhǎng)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(gè)部件依次執(zhí)行完成后，才開(kāi)始下一條指令的執(zhí)行

13、。在此過(guò)程中，當(dāng)某一部件正在工作時(shí)，其他兩個(gè)部件是不工作的。指令的并行執(zhí)行就是使這3個(gè)部件并行工作，從而提高計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的速度，現(xiàn)在的計(jì)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(shí)用系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件是用來(lái)管理、監(jiān)控和維護(hù)計(jì)算機(jī)的軟件。系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)和實(shí)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種軟、硬件資源，合理有效地組織計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作。實(shí)用系統(tǒng)軟件包括語(yǔ)言處理程序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)以及各種實(shí)用工具程序（故障診斷程序、排錯(cuò)程序等）。 應(yīng)用軟件是指為解決用戶某個(gè)實(shí)際問(wèn)題而編寫(xiě)的程序和有關(guān)資料，如數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用軟件、文字處理軟件、圖形圖像處理軟件等。常用的應(yīng)用軟件有辦公軟件包 、多媒體制作軟件 、其他應(yīng)用軟件 。本講還介紹了程序設(shè)計(jì)的基本概念 ，及程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的分類(lèi) 。了解了馮諾依曼機(jī)“存儲(chǔ)程序”的概念 ，介紹了計(jì)算機(jī)的基本工作過(guò)程 。作業(yè)：1簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的組成和分類(lèi)。