C程序设计第1章计算机基础知识.ppt

1,第1章,计算机基础知识,1.1计算机硬件系统的构成及工作原理1.2计算机软件系统的组成1.3数进制及数据的存储1.4机器语言和高级语言,1.1计算机硬件系统的构成及工作原理,计算机是一个具有高度智能化的电子设备。计算机硬件系统是由复杂的电子器件和机械部件有机组合而成的，用以实现复杂而精巧的机械和电气功能。硬件是整个计算机系统的基础，是软件系统的载体，软件是一种无形的资源，它以硬件系统为平台，用以实现对于计算机硬件的控制和管理，发挥硬件资源的效用，实现一定的功能。,1.1.1计算机硬件系统的构成,图1.1计算机硬件系统的构成,计算机硬件系统按其基本框架主要由主机和外部设备两部分构成，图1.1列出了计算机硬件系统的构成。,主机是计算机硬件系统的主要组成部分，主要包括中央处理器（CPU）和内存储器。中央处理器主要由运算单元（运算器）和控制逻辑单元（控制器）两部分组成。外部设备（I/O设备）可以划分为输入设备、输出设备和外存储器。,1.1.2计算机工作原理冯诺依曼是计算机基本理论架构的奠基人，他提出了以内存为中心进行数据交换的计算机工作原理。冯诺依曼计算机工作原理的核心思想是二进制和存储程序控制。二进制思想指的是所有外部世界的信息，如数据、程序、声音、图像和图形等，都必须以二进制的形式存储到计算机的存储介质上；存储程序控制指的是利用计算机解决实际问题时，必须将解决实际问题的具体操作步骤以程序的方式存储到计算机中，才能完成对实际问题的解决。程序是指令的有序集合，指令是计算机解决实际问题的具体操作。,1.2计算机软件系统的组成,软件系统是计算机系统的灵魂，没有软件的计算机系统是没有能力为用户做任何事情的。计算机软件的应用结果是通过计算机硬件反映出来的。计算机软件按其作用的不同一般可分为系统软件和应用软件。系统软件是计算机软件系统的基础部分，通过它可以驱动计算机的硬件部件，使硬件部件处于一个良好的、有序的可应用状态，达到对计算机硬件的管理；在此基础上管理计算机软件系统的数据，合理分配各软件在运行时的权限、规则和检测各软件的运行状态，达到对计算机软件系统的管理。,图1.3说明了计算机软件系统的分类。,图1.3软件系统分类,1.3数进制及数据的存储,1.3.1数进制1数制定义按进位的原则进行计数，称为进位计数制，简称“数制”。（1）逢N进一。N为数制中所需要的数码符号的总个数，称为基数。,（2）位权表示法。位权是指一个数字在某个固定位置上所代表的值，位权与基数的关系是：各进位制中位权的值是基数的若干次幂。例1.1(123.45)101(10)22(10)13(10)04(10)-15(10)-2,2常用的数制（1）十进制数（2）二进制数（3）八进制数（4）十六进制数,1.3.3进制转换1十进制与其他进制之间的转换转换规则：整数部分除基逆序取余法，小数部分乘基顺序取整法。例1.2(35)10(100011)2,例1.3(27)10=(1B)16,例1.4(0.6875)10=(0.1011)2,2其他进制转换为十进制转换规则：按权展开相加。例1.5(11011)2124123022121120(27)10例1.6(6A)166(16)110(16)0(106)10,3二进制、八进制和十六进制之间的转换除上述用脚标方式表示不同进制外，还可以使用后缀字母（一般大写）的方式表示。后缀B表示二进制，后缀O表示八进制，后缀D表示十进制，后缀H表示十六进制，例如：二进制10101010B，八进制123O，十进制123D，十六进制123H。也可以在后缀字母两侧加小括号，如123(O)，10(B)。,（1）二进制、八进制之间的转换二进制转换为八进制的规则是从低位起每3位组合成1位八进制数，八进制转换为二进制的规则是从低位起每一位八进制位转换为3位相应二进制数，不足3位左侧补0。（2）二进制、十六进制之间的转换二进制转换为十六进制的规则是从低位起每4位组合成一位十六进制数，十六进制转换为二进制的规则是从低位起每1位十六进制位转换为4位相应二进制数，不足4位左侧补0。,例1.71011001B=131O,例1.81011001B=59H,1.3.4数据在内存中的存储先看一下内存的组织形式。内存的组织形式如图1.4所示。,图1.4内存的组织形式,地址是存储单元在内存中的位置，每8个连续的二进制位有惟一确定的地址编号。这8个连续的二进制位所组成的存储单元称之为一个字节（Byte）。连续的两个字节称为字（Word），连续的两个字称为双字（DoubleWord）。,机器码和真值的概念：数据在内存中的存储形式称为机器码，机器码所表示的实际值称为真值。下面来看一下数据是如何存储在计算机内存中的。1整数的存储假定某计算机系统中一个整数用一个字节存储。当存储有符号数时，该字节的最高位为符号位（1表示负数，0表示非负的数），其余位是数据位；当存储无符号数时，该字节的所有位都是数据位。,计算机中有符号数的存储是以补码形式存储的。一个整数有以下三种码制。原码原码是符号位数码化了的二进制。例如，十进制123的原码为：,（1）有符号数的存储,十进制123的原码为：,反码对负数而言，反码就是原码中除符号位以外的其余位一律取反；对正数而言，原码即为反码。例如，十进制123的反码为：,补码对负数而言，补码就是在反码的基础上加1；对正数而言，原码即为补码。在求反码过程中符号位不发生变化，当数据位的最高位有进位时，舍去进位。例如，十进制123的补码为：,假如某整数的机器码是ffH，它所表示的真值是1，因为ffH对应的原码是81H，所以其表示的真值是1。假如某整数的机器码是80H，那么它所表示的真值应该是多少？80H是机器码，它的符号位是1，于是按照补码的运算规则，可得到其原码是80H（补码减1，再取反），于是80H对应的真值是0。而在数学上0表示没有，没有正负之分。计算机系统规定当某一负数的原码和补码一致时，假定用m表示这一原码或补码，其所表示的真值是|m|。所以80H表示的真值为128D。,（2）无符号数的存储无符号数存储时只需将某数用二进制表示，然后补足八位，即是其存储形式。其表示的范围为0255。,2字符的存储字符在内存中存储时占一个字节的存储空间。存储的是该字符对应的ASC,1.4机器语言和高级语言,1机器语言机器语言是第一