計(jì)算機(jī)及程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)最偉大的科技成果之一。自1946年第一臺計(jì)算機(jī)誕生以來，計(jì)算機(jī)科學(xué)以一日千里的速度向前發(fā)展?，F(xiàn)在，計(jì)算機(jī)作為一種現(xiàn)代化的處理信息的工程，已應(yīng)用于各行各業(yè)各個(gè)領(lǐng)域之中，數(shù)值信息、文字信息、圖像信息、動畫信息甚至聲音信息都可以通過計(jì)算機(jī)來存儲各處理。不過計(jì)算機(jī)所做的任何工作都是在程序的控制下進(jìn)行的，從計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢看，未來的計(jì)算機(jī)將是半導(dǎo)體技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)和電子仿生技術(shù)等相互結(jié)合的產(chǎn)物。由于集成光學(xué)、超導(dǎo)器伯以及電子仿生技術(shù)的開發(fā)將為計(jì)算機(jī)開拓更加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，從而將出現(xiàn)光學(xué)數(shù)字計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)計(jì)算機(jī)以及人工智能計(jì)算機(jī)等全新的計(jì)算機(jī)。可以預(yù)見新一代計(jì)算機(jī)主要著眼于機(jī)器的智能化，以知識庫為基礎(chǔ)，采用智能接口，能進(jìn)行邏輯推理、完成判斷決策，具有自然的人機(jī)通信能力等。通過本課程讀者將重點(diǎn)學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的基本方法，同時(shí)學(xué)習(xí)掌握一些關(guān)于計(jì)算機(jī)的基本知識。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及基本工作原理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)指的是組成計(jì)算機(jī)有具體的物理設(shè)備。1946年2月，美國賓夕法尼亞大學(xué)的ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator電子數(shù)值積分器和計(jì)算器）開始運(yùn)行，同年美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮﹒諾曼在參加第一臺計(jì)算機(jī)的研制中，提出了三個(gè)重要的設(shè)計(jì)思想：計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備等五個(gè)基本部件組成；采用二進(jìn)制；程序和數(shù)據(jù)一樣都存放在存儲器中；馮﹒諾依曼的思想奠定了計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的理論基礎(chǔ)，并被應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)中，為計(jì)算機(jī)的發(fā)展立下了不朽的功勛。按照馮﹒諾依曼的思想設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)被稱為馮﹒諾依曼型計(jì)算機(jī)。50多年來，計(jì)算機(jī)的性能、速度、應(yīng)用領(lǐng)域等都發(fā)生了翻天覆地的變化，但是計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一直沒有變。概括地說計(jì)算機(jī)由五大部件組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。計(jì)算機(jī)各部件的功能為：運(yùn)算器。算術(shù)邏輯運(yùn)算部件，又稱ALU。負(fù)責(zé)完成所有算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算任務(wù)?？刂破?。如同是人的大腦，負(fù)責(zé)控制指揮計(jì)算機(jī)各部件按照指令指定的功能進(jìn)各種操作，使計(jì)算機(jī)能夠按照程序的安排，自動完成規(guī)定的任務(wù)。存儲器。計(jì)算機(jī)的重要部件之一，是計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)“存儲程序”功能的硬件基礎(chǔ)。程序和數(shù)據(jù)以及運(yùn)算的中間和最終結(jié)果均以二進(jìn)制形式存儲在其中。輸入設(shè)備。用來接受用戶輸入的原始數(shù)據(jù)各程序，并將它們變?yōu)橛?jì)算機(jī)能夠識別的代碼形式存放到存儲器中輸出設(shè)備。用于將存儲器中經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得到的運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兯芙邮艿男问?，輸出到相?yīng)的介質(zhì)上，供使用者觀看、分析和保存。上面所述的五大部件構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的硬件部分。我們通常把運(yùn)算器和控制器統(tǒng)稱為CPU，CPU是中央處理器（CentralProcessingUnit）的英文縮寫，并把CPU和存儲器合稱為主機(jī)。計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)包括了計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需的各種程序及其有關(guān)的文檔資料。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是在硬件（裸機(jī)）的基礎(chǔ)上，通過一層層軟件的運(yùn)行，向用戶呈現(xiàn)出友好的使用界面和強(qiáng)在的功能。根據(jù)程序的不同用途，通常把軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分。系統(tǒng)軟件是計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)制造者提供的管理計(jì)算機(jī)全部軟硬件資源的軟件。通常包括操作系統(tǒng)、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理程序、工具和服務(wù)程序等。這些系統(tǒng)程序中，操作系統(tǒng)是最核心的軟件，其他所有程序都要在它的支持下工作。應(yīng)用軟件是專門為某一應(yīng)用目的而編制的通用或?qū)Ｓ贸绦?。?yīng)用軟件必須在系統(tǒng)軟件的支持下才能工作。需要指出的是，計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)各軟件系統(tǒng)之間是相輔相成、缺一不可的?？梢韵胂?，如果沒有軟件系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)就是一個(gè)死的軀殼；如果沒有硬件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)出就沒有立身之地。圖1-2反概括了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成，圖1-3反映了用戶和軟件、硬件之間的關(guān)系。計(jì)算機(jī)的基本工作原理從圖1-1可見，計(jì)算機(jī)種有兩股信息流在流動，一股是數(shù)據(jù)流，它包括參加運(yùn)算的原始數(shù)據(jù)、運(yùn)算過程中的中間結(jié)果和最終結(jié)果，還包括程序中的指令；另一股是控制流，是由控制器發(fā)往各部件的命令。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，這些信息都用以0和1組合而成的二進(jìn)制代碼來表示，因?yàn)橛?jì)算機(jī)能理解、識別和執(zhí)行的只能是二進(jìn)制信息。我們把程序和數(shù)據(jù)同時(shí)存儲存儲器中，在發(fā)出運(yùn)行命令以后，計(jì)算機(jī)能夠自動完成運(yùn)算，就是因?yàn)樵诖鎯ζ髦写鎯α顺绦?。?jì)算機(jī)是在程序的控制下自動完成相應(yīng)操作的，這就是所謂“存儲程序”的原理，它是計(jì)算機(jī)的基本工作原理，又稱為馮﹒諾依曼原理。為深刻理解這一原理，下面介紹一下指令和程序的概念。指令。指令由一串二進(jìn)制代碼組成，是控制計(jì)算機(jī)完成一個(gè)基本操作的命令，如：傳送、加法、移位、停機(jī)等都是一個(gè)基本操作。指令應(yīng)能由控制器中的指令譯碼器所識別，因此，不同類型的計(jì)算機(jī)由于硬件的差異，指令代碼也不同。指令系統(tǒng)。某一臺計(jì)算機(jī)所能識別的所有基本指令的集合稱為指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)的豐富與否，決定了計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)的運(yùn)算和理能力的強(qiáng)調(diào)。程序。程序就是解題步驟的實(shí)現(xiàn)。使用者根據(jù)解決某一問題的過程和步驟，選用一條條指令進(jìn)行有序的排列，這一指令就是程序。例如：1）取一個(gè)運(yùn)算數(shù)a；2）再取一個(gè)運(yùn)算數(shù)b；3）做a+b運(yùn)算；4）結(jié)果存入存儲器中；5）將存儲器中的結(jié)果送顯示器顯示；6）結(jié)束這就是一個(gè)完成某兩數(shù)求和運(yùn)算的程序。程序在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行過程。完成程序編寫之后，要通過輸入設(shè)備輸入到存儲器中。計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序是依規(guī)定順序執(zhí)行一條條指令，每一條指令的執(zhí)行部分為兩個(gè)階段：一是從存儲器瓷將指令碼取到CPU中；二是CPU對取入的指令進(jìn)行分析譯碼，判斷該指令要做什么，然后向各部件發(fā)出完成該操作的控制信號，使各部件產(chǎn)生相應(yīng)的動作，這樣就完成了一條指令的執(zhí)行過程。程序是一系列指令的有序集合，因此程序的執(zhí)行，就是依次不斷地對程序中所有指令取出、執(zhí)行的全過程。微型機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)70年代初以來，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，微型機(jī)以它體積小、功能強(qiáng)、軟件豐富、價(jià)格便宜等卓越的特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，PC（PersonalComputer）機(jī)走出實(shí)驗(yàn)室、辦公室來到了家庭，成為名副其實(shí)的個(gè)人計(jì)算機(jī)，也成為了計(jì)算機(jī)市場的主流。那么，微型機(jī)和其他規(guī)模的計(jì)算機(jī)相比到底有什么不同呢？從基本結(jié)構(gòu)來說，并沒有本質(zhì)上的區(qū)別，它們都具有馮.諾依曼計(jì)算機(jī)的基本屬性，但是微型機(jī)又有著它自己所獨(dú)具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。微型機(jī)的硬件系統(tǒng)微型機(jī)的運(yùn)算器和控制器被集成在一片大規(guī)模集成電路芯片中，一般稱其為微處理器，即微型機(jī)的CPU。CPU的大規(guī)模集成是微型機(jī)結(jié)構(gòu)上的一個(gè)主要特點(diǎn)，目前微型機(jī)的微處理器大都采用Intel公司的80x86系列芯片，通常CPU的型號也代表了微型機(jī)的類型。微型機(jī)硬件系統(tǒng)一般分為主機(jī)和外設(shè)兩大部分，其結(jié)構(gòu)形式不同而已，主要體現(xiàn)在CPU大規(guī)模集成在一起和采用總線結(jié)構(gòu)方面。根據(jù)微型機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，我們一般說微型機(jī)是由重微處理器、內(nèi)存、外存、I/O接口及I/O設(shè)備、總線等幾大部分組成，圖中虛線以上的部分稱為主機(jī)，虛線以下的部分叫做個(gè)設(shè)。下面分別介紹微型機(jī)的部件的功能與作用。微處理器（CPU）微處理器是整個(gè)微型計(jì)算機(jī)的核心部件，其中包含了馮.諾依曼結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器和控制器二大部分，用來執(zhí)行指令，完成各種運(yùn)算和控制功能?，F(xiàn)代的微型處理器均由一片超大規(guī)模集成電路制成，其集成度越來越高，性能也越來越高。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看微處理器一般都包含下部件：算術(shù)邏輯部件ALU；累加器及通用寄存器組；程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器和指令譯碼器；時(shí)序和控制部件。存儲器存儲器是計(jì)算機(jī)存儲信息的“倉庫”，所謂“信息”是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所要處理的數(shù)據(jù)和程序，所以說存儲器是用來存儲程序和數(shù)據(jù)的部件。微型機(jī)的存儲器，按照存儲器與與CPU的關(guān)系，被分為內(nèi)部存儲（簡稱內(nèi)存）和外部存儲（簡稱外存）內(nèi)存用來存放當(dāng)前計(jì)算機(jī)運(yùn)行立刻就需要的程序和數(shù)據(jù)，內(nèi)存的大小直接影響程序的運(yùn)行效果。內(nèi)存的存取速度與CPU相當(dāng)，因此在圖1-4中，它直接通過系統(tǒng)總路線和CPU相連；外存用來存放不立刻運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，它可以與內(nèi)存進(jìn)行大量信息交換，既可以將外存中的信息調(diào)入內(nèi)存進(jìn)行運(yùn)算，也可以將內(nèi)存中處理過的程序和數(shù)據(jù)寫入外存，以便保存。外存在系統(tǒng)中同外設(shè)一樣是通過接口和CPU相連接的。因此內(nèi)存屬于主機(jī)的一部分，而外存是屬于外設(shè)的范疇。內(nèi)存的主要特點(diǎn)是：容量小、速度快，但價(jià)格較貴；外存的特點(diǎn)是：容量大、速度慢，但價(jià)格較便宜。內(nèi)部存儲器目前內(nèi)存均采用高速的半導(dǎo)體存儲器，從功能來看，內(nèi)存一般分為ROM和RAM兩類ROM（ReadOnlyMemory只讀存儲器）。ROM存儲器的特點(diǎn)是只能從中讀出信息，而不能向其中寫入信息，在關(guān)機(jī)和斷電后，ROM中的內(nèi)容仍能保存，不會丟失。ROM的寫入，需要用專門的編程器完成。一般ROM中存儲的是由廠家裝入的系統(tǒng)引導(dǎo)程序、自檢程序、輸入輸出驅(qū)動程序等。RAM（RandomAccessMemory隨機(jī)存儲器）。RAM的特點(diǎn)是其中存放的內(nèi)容可隨機(jī)讀寫，但RAM中的信息具有易失性，關(guān)機(jī)或斷電后信息會全部丟失。計(jì)算機(jī)在運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)程序、用戶程序以及所用數(shù)據(jù)都存放在RAM中。有關(guān)存儲器的概念。一般用戶直接使用的是RAM，通常我們所說的內(nèi)存大小也是指的RAM。下面根據(jù)存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖（見圖1-5）介紹一些與存儲器有關(guān)的概念。圖中可能見，存儲器由若干個(gè)單元組成，每個(gè)單元有一個(gè)唯一的編號，稱為地址。信息的最小單位是二進(jìn)制的位（bit），每8個(gè)二進(jìn)制位定義為一個(gè)字節(jié)（Byte），存儲器以字節(jié)為單位來進(jìn)行編址。CPU訪問內(nèi)存時(shí)，一次讀寫幾個(gè)字節(jié)取決于字長是多少，字長一般是8的倍數(shù)，與數(shù)據(jù)總線的根數(shù)有關(guān)，字長反映了計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的能力與效率。例如：字長為16位的CPU，它的數(shù)據(jù)總線是16條，一次讀寫某地址開始連續(xù)二個(gè)字節(jié)的16位數(shù)；字長為32位的CPU，則數(shù)據(jù)總線是32條，一次讀寫某地址開始連續(xù)四個(gè)字節(jié)的32位數(shù)。我們把若干字節(jié)稱為一個(gè)字（Word）。存儲器的存儲單元總數(shù)，稱為存儲器的容量，微型機(jī)中以B、KB、MB、GB、TB作為表示存儲器容量的單位，B表示一個(gè)字節(jié)，1KB=1024B（B）1MB=1024KB（B），1GB=1024MB（B），1TB=1024GB（B）。存儲器容量及單位也適于外存。外部存儲器外存是相對于內(nèi)存而言的一種存儲設(shè)備。目前常用的外存有軟盤、硬盤和CD-ROM光盤。軟盤和硬盤上的信息都是可以讀寫的，并可以長期保存，斷電也不會消失。硬盤比軟盤容量大，常用的3.25英寸高密軟盤容量是1.44MB，而硬盤的容量則有數(shù)百M(fèi)B到幾個(gè)GB之大。硬盤比軟盤讀寫速度快，通常要高一二個(gè)數(shù)量級。不過軟盤和軟盤驅(qū)動器是可分的，而硬盤各硬盤驅(qū)動器則被密封在一起，它們各有特色。目前軟盤和硬盤存儲器都是微機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的設(shè)備。需要說明的是，外存是一種特殊的設(shè)備，如果站在存儲器的角度看，它是外存，但如果站在外設(shè)的角度看，它是一種特殊的輸入輸出設(shè)備。既可以輸入，也可以輸出。光盤也是一種外存，目前常用的CD-ROM是一種只讀光盤，它的容量很大，可達(dá)600多MB，常常用來存放一些信息很大的軟件。I/O接口與I/O設(shè)備I/O接口（輸入輸出接口）I/O接口是微處理器與I/O設(shè)備之間交換信息的連接電路，外設(shè)必須通過接口連接到系統(tǒng)總線上再與CPU相連。I/O接口的作用，主要是協(xié)調(diào)CPU與外設(shè)間的速度、信息格式、信息類型等差異，使之能正確完成CPU與I/O設(shè)備間的信息交換。因此I/O接口又常被稱為適配器，適配器一般作為插板形式，故也稱適配卡或接口卡，常用的接口卡有：顯示器適配卡、多功能適配卡、軟盤接配卡、硬盤接口卡等。I/O設(shè)備（輸入輸出設(shè)備）I/O設(shè)備是指那些用于輸入或輸出的具體設(shè)備，每一臺設(shè)備都需要有與之匹配的接口卡。I/O設(shè)備通過I/O接口、總線和CPU之間建立聯(lián)系。微型機(jī)常用的I/O設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)器、顯示器、打印機(jī)。對于多媒體計(jì)算機(jī)，還常用語音輸入機(jī)、掃描儀、繪圖機(jī)、錄像機(jī)、VCD機(jī)、音箱等設(shè)備。系統(tǒng)總線采用總線結(jié)構(gòu)是微型機(jī)組成結(jié)構(gòu)的顯著特點(diǎn)之一。所謂總線（BUS）就是指計(jì)算機(jī)部件與部件之間進(jìn)行信息傳輸?shù)囊唤M公共信號線及相關(guān)的控制邏輯電路。它是一組能為計(jì)算機(jī)多個(gè)部件服務(wù)的公共信息傳輸通路，能分時(shí)地發(fā)送或接收各部件的信息。在系統(tǒng)總線上通常傳輸三種信號：數(shù)據(jù)、地址和控制信號民，相應(yīng)地總線也分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線三類。系統(tǒng)總線被恰當(dāng)?shù)乇茸鳌案咚俟贰保偩€上的數(shù)據(jù)流則視為公路處的“車輛”。顯然，交通是否暢通直接依賴于總線，因此總線技術(shù)成為微機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要方面。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，已形成了多種高性能的總線標(biāo)準(zhǔn)，如PC機(jī)上常用的ISA總線、EISA總線、PCI總線等。單片機(jī)、單板機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)和工程工作站單片機(jī)單片機(jī)又稱為“微控制器”（Microcontroller）和“嵌入式計(jì)算機(jī)”（Embeddedcomputer）。這是一種把構(gòu)成一微型機(jī)的功能部件集成在一塊芯片之中的計(jì)算機(jī)，這些功能部件包括微處理器、RAM、ROM（有的單片機(jī)中不包括ROM）、I/O接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等，有的單片機(jī)還包括A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器。單片機(jī)的體積小、功耗低，在智能化儀器儀表及控制領(lǐng)域應(yīng)用極廣。單板機(jī)將微處理器、RAM、ROM以及I/O接口電路，再配上相應(yīng)的外設(shè)（小鍵盤、發(fā)光2極管顯示器）和監(jiān)控程序固件等，安裝在一塊印刷電路板上構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為單板機(jī)。例如以Z80微處理器為核心的TP-801單板機(jī)，以8086微處理器為核心的TP-86單板機(jī)等。單板機(jī)可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)控制和教學(xué)實(shí)驗(yàn)。個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer,pc）個(gè)人計(jì)算機(jī)是一種通用的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通常由主機(jī)箱（包括主板、軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器、CD-ROM和電源）、鍵盤、顯示器以及打印機(jī)等外部設(shè)備組成，其特點(diǎn)是價(jià)格低、性能好、體積小，可廣泛應(yīng)用于辦公室和家庭使用。如Apple機(jī)、IBMpc機(jī)及其兼容機(jī)等。個(gè)人計(jì)算機(jī)在科學(xué)、工業(yè)、教學(xué)、商業(yè)和家庭等各領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。工程工作站（EmgineeringWorkStation,EWS）工程工作站是一種微型化的功能很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡稱為“工作站”，它的運(yùn)行速度快、內(nèi)在容量大，圖形和圖像處理能力強(qiáng)，外設(shè)接口能力強(qiáng)，易于聯(lián)網(wǎng)，適合于進(jìn)行較復(fù)雜的科學(xué)和大型工程計(jì)算。工作站由高性能主機(jī)、高分辨率顯示器、高速的I/O設(shè)備，以及其他必要的儀器設(shè)備組合而成，置于終端臺上。它本身可以作為一臺計(jì)算機(jī)使用，能完成工程業(yè)務(wù)、技術(shù)業(yè)務(wù)和管理業(yè)務(wù)，并能作為一個(gè)工作站加入到網(wǎng)絡(luò)中。微型機(jī)的軟件系統(tǒng)我們已經(jīng)知道沒有任何軟件的計(jì)算機(jī)稱為“裸機(jī)”，裸機(jī)是不能完成任何工作的，可以說軟件是計(jì)算機(jī)工作的“靈魂”。近年來微型機(jī)迅速普及的原因之一，雖然有硬件性能價(jià)格比變化的因素，但更重要的原因是由于微機(jī)豐富的軟件，滿足了各類用戶、各種領(lǐng)域的應(yīng)用需求，而且微型機(jī)的軟件產(chǎn)業(yè)仍在飛速發(fā)展。軟件系統(tǒng)是由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分組成的。微型機(jī)的系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件一般由生產(chǎn)廠家或公司在出售計(jì)算機(jī)時(shí)提供給用戶的。微機(jī)上常用的系統(tǒng)軟件有：操作系統(tǒng)。這是指對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全部軟、硬件資源進(jìn)行管理的大型、多模塊程序。如單用戶單任務(wù)的磁盤操作系統(tǒng)DOS、基于圖形界面的多任務(wù)操作系統(tǒng)Windows、多用戶多任務(wù)的UNIX操作系統(tǒng)、WindowsNT及IBMOS/2等流行的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等。語言處理程序。這是指匯編程序、解釋程序、編譯程序等對各種匯編語言、高級語言源程序進(jìn)行翻譯的系統(tǒng)程序。如MASM匯編程序、TurboC2.0系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。這是指對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行維護(hù)和管理的系統(tǒng)程序。如FoxBASE、Foxpro、Oracle、Access等都是微型機(jī)上應(yīng)用比較廣泛的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。常用服務(wù)性程序。這包括編輯程序、調(diào)試程序、裝配與連接程序、系統(tǒng)的維護(hù)與測試程序。下面以磁盤操作系統(tǒng)（DOS）為例介紹系統(tǒng)軟件中操作系統(tǒng)的功能。所謂操作系統(tǒng)是一個(gè)功能強(qiáng)大的，能對計(jì)算機(jī)物軟硬件資源進(jìn)行管理的軟件。它是系統(tǒng)軟件的核心，其他所有程序都要在它的支持下工作。操作系統(tǒng)一般應(yīng)具備處理機(jī)管理、存儲器管理、文件管理、設(shè)備管理、作業(yè)管理等五大功能。當(dāng)然對于用途不同的操作系統(tǒng)，不一定要具備全部功能。DOS（DiskOperatingSystem）是基于文字界面的單用戶、單任務(wù)操作系統(tǒng)。最初是由美國Microsoft公司于1981年研制的，所以叫MS-DOS，同年被IBM公司選擇為其新制造的個(gè)人計(jì)算機(jī)IBM-PC上的操作系統(tǒng)，改名為PC-DOS，因此MS-DOS和PC-DOS是同一個(gè)操作系統(tǒng)，只是核心模塊名略有區(qū)別而已。MS-DOS從1.0版發(fā)展到今天的6.22版，功能不斷加強(qiáng)，是PC機(jī)用戶廣泛使用的操作系統(tǒng)。MS-DOS的基本組成。MS-DOS是由許多模塊組成的程序組，但其中最主要的模塊有4個(gè)，稱為DOS的核心模塊。一是引導(dǎo)程序（BOOT）。它是一個(gè)很小和程序，存放在系統(tǒng)盤的0磁道1扇區(qū)上。它的主要作用是檢查系統(tǒng)上是否有操作系統(tǒng)，若沒有，則在屏幕上給出提示信息。若有，則將IO.SYS和MSDOS.SYS模塊調(diào)入內(nèi)存。二是輸入輸出管理模塊（IO.SYS）。該模塊包含兩部分：由ROM中的基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS和系統(tǒng)盤上的IO.SYS文件組成，該模塊的主要作用是檢查外設(shè)的狀態(tài)，對設(shè)備進(jìn)行初始化并包含一組設(shè)備驅(qū)動程序等。三是文件管理模塊（MSDOS.SYS）。這是DOS的核心部分，主要作用是對磁盤上的文件進(jìn)行管理，進(jìn)行磁盤信息的讀寫等。四是鍵盤命令處理程序（COMMAND.COM）。該模塊的作用是接受用戶從鍵盤上輸入的DOS命令，檢查該命令是否正確。如果正確則調(diào)用相關(guān)程序，完成用戶的操作要求；如果不正確，則在屏幕上顯示錯(cuò)誤的原因。DOS的啟動。所謂DOS的啟動就是指把系統(tǒng)盤（C盤或A盤）上的四個(gè)系統(tǒng)模塊裝入內(nèi)存。DOS的啟動方法有冷啟動和熱啟動。當(dāng)我們給計(jì)算機(jī)加電后，計(jì)算機(jī)會自動完成啟動過程，這就是冷飲啟動。如果在使用過中出現(xiàn)“死機(jī)”等現(xiàn)象時(shí)，可同時(shí)按下Ctrl+Alt+Del三個(gè)鍵，即可實(shí)現(xiàn)熱啟動。DOS啟動成功以后，會出現(xiàn)C：\>提示符，表明系統(tǒng)已經(jīng)啟動成功，等待輸入鍵盤命令。目前不少用戶使用Win95或Win98操作系統(tǒng)，如要進(jìn)入MS-DOS，可在Win95或Win98程序組菜單中選擇MS-DOS方式，切換到MS-DOS環(huán)境使用。文件的概念。文件是一組相關(guān)信息的集合。文件可以是高級語言的一個(gè)源程序、一篇文稿、一封信、一組數(shù)據(jù)、一個(gè)表格或其他一組信息。DOS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息絕大多數(shù)都是存放在磁盤上的，并且以文件的形式進(jìn)行組織和管理。DOS從磁盤上讀取信息或向磁盤寫入信息，都是以文件為單位，文件是DOS管理的基本對象。DOS文件的命名是有規(guī)則的。在DOS命令中，大多數(shù)都要指出操作的文名，如COPYFILEL.CA：命令，該命令的作用是把名為FILEL.C的文件拷貝到A盤上去。為了區(qū)別不同的文件，每一個(gè)文件都要取一個(gè)不同的名字。DOS文件命名規(guī)則采用8.3結(jié)構(gòu)，即主文件名由1~8個(gè)字母（或1~4個(gè)漢字）組成，擴(kuò)展名用0~3個(gè)字符組成?？捎玫淖址校?6個(gè)英文字母，10個(gè)數(shù)字和專用字符！、@、#、$、&、（、）、-、—、{、}等，主文件名和擴(kuò)展文件名中間用“.”隔開。主文件名是必須的，擴(kuò)展文件名是可選的。需要說明的是擴(kuò)展名通常用來表示文件的類型，用戶可以自己取，但DOS有不少約定的擴(kuò)展名，如.EXE、.COM、.BAT、.FOR、.TXT等分別表示可執(zhí)行文件、命令文件、批處理文件、FORTRAN源文件、文本文件等，C語言源文件的擴(kuò)展名為.C。如無特別需要，一般采用DOS約定的擴(kuò)展名。下面是一組正確的文件名：DISKCOPY.COM，P145.C，通知.doc，1.1，zhouli_1.wj。下列文件名則是非法的：zhanghu.aaa，z，bat，UI.FOR1，COM。如果你在DOS命令中給出了一個(gè)不合法的文件保，DOS便會顯示如下出錯(cuò)信息：Filenotfound–XXXXX.XX這里還有個(gè)通配符的使用概念。如有時(shí)想對幾個(gè)文件做相同的操作，一次復(fù)制一組文件或列出一組文件名等。DOS的通配符“*”和“？”可以幫助你達(dá)到這個(gè)目的。在文件名和擴(kuò)展名中，“？”可以代替任意一個(gè)字符，“*”可以代替剩余的任意字符。例如，假設(shè)磁盤上有文件，則有A？.C代表A1.C、A2.C、A？.*代表A1.C、A2.C、A3.BAS、A4.BASA*.BAS代表A3.BAS、A4.BAS、AEXAM001.BAS、AEXAM101.BAS在一個(gè)DOS命令中，我們常?？梢允褂猛ㄅ浞麃聿僮鞫鄠€(gè)文件。DOS對磁盤文件的管理采用目錄及其樹型結(jié)構(gòu)。如前所述，DOS處理磁盤上的信息是以文件為單位的。磁盤上的文件成千上萬，為了便于管理及提高搜索文件的速度，DOS采用多級目錄結(jié)構(gòu)進(jìn)行文件管理，通常把系統(tǒng)軟件、各種應(yīng)用軟件、用戶程序和數(shù)據(jù)文件等磁盤文件分類存于不同的目錄下。磁盤在進(jìn)行格式化的時(shí)候，自動建立了一個(gè)根目錄，之后我們可以根據(jù)需要在根目錄下建立若干不同級別的子目錄，磁盤上的目錄結(jié)構(gòu)好像一棵倒置的“樹”，根目錄是“樹根”，各層子目錄是“樹枝”，文件就是“樹葉”，因此常稱其為樹型目錄結(jié)構(gòu)，如圖1—6所示。在樹型目錄結(jié)構(gòu)中，只有一個(gè)根目錄，處于最頂層，用“\”表示。樹型目錄結(jié)構(gòu)的每一層上既可以有子目錄，也可以有文件存在。每一個(gè)子目錄只有一個(gè)上級目錄，但可以有多下下級目錄。相對于某個(gè)目錄，我們把它的上一級目錄稱為它的父目錄，把它的下一級目錄稱為它的子目錄。父、子目錄的概念都是相對而言的。例如圖1-6中，子目錄3是子目錄4的父目錄，又是子目錄1的子目錄。根目錄是沒有父目錄的。需要注意的是，在同一目錄下，不允許有相同的子目錄名或文件名，但在不同的子目錄下，即使重名也不必?fù)?dān)心。在這里我們還要了解“當(dāng)前盤”和“當(dāng)前目錄”的概念。在系統(tǒng)啟動成功后，自動顯示包含系統(tǒng)盤符的提示符，如C：\>，此時(shí)對磁盤的操作默認(rèn)是對C盤操作，這時(shí)C盤就是“當(dāng)前盤”。當(dāng)一個(gè)盤建立了目錄結(jié)構(gòu)，操作時(shí)就需要指明，要找的文件在哪眾目錄下，DOS對每個(gè)磁盤都記憶一個(gè)目錄，操作一個(gè)文件時(shí)，如果沒有指明目錄，則自動到DOS記憶的這個(gè)目錄中去找，該目錄被稱為“當(dāng)前目錄”，DOS啟動后系統(tǒng)默認(rèn)的當(dāng)前目錄是根目錄。當(dāng)前盤是可以改變的，如C：\>A:↙（回車鍵），則A盤變?yōu)楫?dāng)前盤。當(dāng)前目錄也是可以改變的，如C：\>CDUCDOS↙，則UCDOS子目錄變?yōu)楫?dāng)前目錄。每個(gè)子目錄都有一個(gè)目錄名，命名規(guī)則與文件命名規(guī)則相同。但DOS允許用一個(gè)小圓點(diǎn)“.”表示當(dāng)前目錄，如C：\>COPYA:\↙(注意：表示空格)表示當(dāng)前目錄的父目錄，如C：\>CD..↙，表示當(dāng)前目錄的父目錄被置為當(dāng)前目錄。路徑及文件標(biāo)識。所謂路徑是指從根目錄或當(dāng)前目錄到指定的目錄或文件所要經(jīng)過的路線的描述。依次所經(jīng)過的各個(gè)目錄之間要用反斜杠“\”隔開。當(dāng)我們要對一個(gè)文件操作時(shí)，必須先確定它處在什么位置上，如果它不在當(dāng)前目錄下，則必須指出找到它需經(jīng)過的路徑。對路徑的描述方法有兩種：絕對路徑和相對路徑。從根目錄開始的路徑，稱為絕對路徑；從當(dāng)前目錄開始的路徑，稱為相對路徑?，F(xiàn)在假設(shè)，在圖1-6所示的目錄結(jié)構(gòu)中，當(dāng)前目錄是子目錄1，要操作的是文件7，如何描述文件7的路徑呢？絕對路徑：\子目錄1\子目錄3\子目錄4\文件7相對路徑：子目錄3\子目錄4\文件7如果我們要操作的文件不在當(dāng)前盤，還必須確定它所在的盤符，所以一個(gè)完整的文件標(biāo)識應(yīng)由三部分組成：[盤符][路徑]<[文件名[.擴(kuò)展名]>DOS命令的一般格式。一個(gè)DOS命令的格式為：<命令動詞>[參數(shù)]例1：typec:\tc\examl.c↙顯示C盤tc子目錄的名為examl.c的C源文件內(nèi)容例2：copya:\user\*.docc:↙把A盤根目錄下user子目錄下所有的.doc文件拷貝到C盤當(dāng)前目錄下。DOS提供了對磁盤文件、目錄進(jìn)行管理操作的各種命令，有關(guān)命令的格式、功能和使用方法請參考有關(guān)參考書。微型機(jī)的應(yīng)用軟件所謂應(yīng)用軟件是指在系統(tǒng)軟件的支持下，為解決各類實(shí)際問題，針對用戶需要而設(shè)計(jì)的通用或?qū)Ｓ贸绦?。通用型的?yīng)用程序如：WPS及WORD等字處理軟件，CCED及EXCEL等電子表格軟件，各種繪圖及動畫制作軟件，各種開發(fā)工具軟件，網(wǎng)絡(luò)通信軟件等。專用型的應(yīng)用程序如：進(jìn)行某工程設(shè)計(jì)的計(jì)算程序，某單位的工資管理程序，也包括本課程中同學(xué)們用C語言設(shè)計(jì)的解決某一具體問題的程序等。計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示及存儲形式因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能識別和處理二進(jìn)制信息，所以計(jì)算機(jī)內(nèi)部處理的數(shù)據(jù)都是二進(jìn)制的。但是在用高級語言編寫程序時(shí)，為適應(yīng)人們的使用習(xí)慣通常使用十進(jìn)制形式，在輸入數(shù)據(jù)或輸出運(yùn)行結(jié)果時(shí)，也多采用十進(jìn)制，有時(shí)也用八進(jìn)制式或十六進(jìn)制形式進(jìn)行輸入輸出，其實(shí)八進(jìn)制式或十六進(jìn)制是為了二進(jìn)制的一種書寫法。因此我們要了解這些表示形式及它們之間的關(guān)系，以及數(shù)據(jù)如何在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲，這是學(xué)習(xí)C語言程序設(shè)計(jì)必備的基礎(chǔ)知識。數(shù)的位置記數(shù)法及進(jìn)制式的概念進(jìn)制的種類很多，在日常生活中我們經(jīng)常遇到，如常用的十進(jìn)制，一周七進(jìn)制，一小時(shí)60分有六十進(jìn)制等，而計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用的則是二進(jìn)制。不同的進(jìn)制有共同的特點(diǎn)：逢進(jìn)制（或稱基數(shù)）進(jìn)位；進(jìn)制的數(shù)有0~（X-1）共X個(gè)數(shù)碼；數(shù)的值不僅僅取決于數(shù)碼的大小，還取決于它所在的位置。下面以十進(jìn)制數(shù)1979.126為例說明。我們看到它的位是由0~9數(shù)碼排列，0~9可以說明大小不同，但是同樣一個(gè)數(shù)碼，如這里的9，它在個(gè)位代表9，而在百位則代表9×102N=1沒有小數(shù)時(shí)N=i=n-1式中n—整數(shù)部分的位數(shù)；m—小數(shù)部分的位數(shù)；X—進(jìn)制數(shù)（基數(shù)）；ai—系數(shù)（0~X-1中任意一103、102、101、100、10-1、由此可見，只要取不同的基數(shù)，即可得到不同進(jìn)制數(shù)N用位置記數(shù)法表示的按權(quán)展開式，從而得到它所代表的十進(jìn)制數(shù)值。例如：任意二進(jìn)制式數(shù)N=N=i=n-10aiXi，基數(shù)是2，ai代表0任意八進(jìn)制式數(shù)N=N=i=n-10aiXi，基數(shù)是8，ai代表0任意十六進(jìn)制式數(shù)N=N=i=n-10aiXi，基數(shù)是16，ai代表0顯然，由于基數(shù)不同，同樣一個(gè)數(shù)代表的值不同的，原因在于位權(quán)不同，例如：（11011）10=1×104+1×103+0×10（11011）2=1×24+1×23+0×2（11011）16=1×164+1×163+0×16不同進(jìn)制的數(shù)，常用如上的腳標(biāo)來區(qū)別，也可以加一個(gè)后綴字母來標(biāo)識，如用B標(biāo)識二進(jìn)制，用H來表示十六進(jìn)制，用Q表示八進(jìn)制，用D或空標(biāo)識十進(jìn)制。例如78999D、33440Q、7fffH、11001111B分別表示十、八、十六、二進(jìn)制數(shù)。各種進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換一個(gè)數(shù)可以用二進(jìn)制、十進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制等各種形式來表示，雖然表示形式不同，但他們是等的，我們要熟悉它們之間的轉(zhuǎn)換方法。R進(jìn)制和十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換將（R=2，8，16）進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。方法：按權(quán)展開求和。分別將（1101101.101）2、（3506.24（1101101.101）2=1×26+1×25+0×24+1×23+1×22+0×2=64+32+8+4+1+0.5+0.125=(109.625)(3506.24)8=3×83+5×82+0×81+6×8=1536+320+6+0.25+0.0625=(1862.3125)(8FC7.2A)16=8×163+15×162+12×16=32768+3840+192+7+0.125=(36807.125)(2)將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為R（R=2、8、16）進(jìn)制數(shù)。方法：整數(shù)部分采用除基數(shù)取余法；小數(shù)部分采用乘基數(shù)取整法（“基”即進(jìn)制的意思）?！纠?-2】將（57）10注意：最先得到的余數(shù)是整數(shù)的最低位。因此，（57）10=（111001【例1-3】將（57.3125）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)（分別用除2取余法由【例1-2】已知（57）10=（因此，（57.3125）2.二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)。3位二進(jìn)制數(shù)可以組合成23=8種狀態(tài)，剛好能表示八進(jìn)制數(shù)0~7；4位二制數(shù)可以組合成24=16種狀態(tài)，剛好能表示十六進(jìn)制數(shù)0~F。十進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制與二進(jìn)制組合代碼的對應(yīng)關(guān)系如表表1-1、十、八、十六進(jìn)制與二進(jìn)制組合代碼的對應(yīng)關(guān)系表因此，二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)時(shí)，只要把二進(jìn)制數(shù)按3位或4位分組，然后寫出其對應(yīng)的八或十六進(jìn)制數(shù)即可。具體方法是，從小數(shù)點(diǎn)處開始向左右兩邊每3位（或4位）劃為一組，向左劃分時(shí)若最左邊的一組不足3位（或4位），在最左邊補(bǔ)0，湊齊3位（或4位）；向右劃分時(shí)若最右邊的一組不足3位（或4位），就在最右邊補(bǔ)0，湊齊3位（或4位），然后把每3位（或4位）二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為一位八進(jìn)制（或十六進(jìn)制）數(shù)。【例1-4】（10110111）201011010110111=(B7【例1-5】(11100110101.11011)2011100110101.110110=