C语言-第章-计算机的组成与程序设计基础课件

大家好1第1章计算机的组成与程序设计基础1.1计算机的组成及基本工作原理一个完整的计算机系统应包括两个部分，即硬件系统和软件系统：1．计算机硬件的基本结构计算机已发展成由巨型机、小巨型机、大型机、小型机、微型机组成的一个庞大“家族”。

这个家族中的成员尽管在规模、结构、性能和应用等方面存在着一定差异，但它们的基本硬件结构仍沿用着冯·诺依曼设计的传统结构。即由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。1.1.1计算机硬件的系统计算机基本硬件结构运算器：进行算术运算和逻辑运算的部件寄存器ALU寄存器ArithmeticandLogicUnit算术运算：

+-×÷逻辑运算：

AND，OR，NOT计算机系统组成：运算器计算机系统组成：控制器控制器：指挥中心，指挥各部件协调的工作。控制器程序计数器PC指令寄存器IR操作控制器指令译码器ID存放将要被执行的指令地址，有自动加1的功能。存放当前要执行的指令代码。识别和翻译指令，产生相应的操作控制信号。根据译码器的译码结果，产生出实现该指令的全部动作的控制信号。计算机系统组成：存储器存储器：存储程序和数据*内存：存储正在运行的程序和数据以及中间结果、最终结果。10110110存储内容20H存储地址地址寄存器地址总线数据总线地址译码器读写控制电路读写命令*外存：用来长期存储暂时不使用的程序和数据。存储位(bit)存储单元(byte)存储体存储单元地址0000H0001H0002HFFFFH存储体结构图计算机系统组成：I/O设备输入设备

（标准）输出设备

（标准）将用户的程序、数据和命令输入到内存的设备。将内存中的处理结果显示或打印等的设备。硬件系统主机外部设备整个系统运行的物理平台

硬件系统的核心是主机，主机的核心是CPU计算机硬件的配置兼容性问题打印机、显示器、显示卡、网卡、调制解调器、闪盘、宽带接入点。。。安装设备专用的驱动程序Windows自动检测或

“控制面板”“添加硬件”进入安装向导，输入提示的信息1.1.2计算机的软件系统软件概念及分类软件相关概念计算机语言软件（Software）

：概念及分类软件：程序＋文档＋数据程序对计算任务的处理对象和处理规则的一种描述可执行程序：机器指令的序列高级语言程序：用某种程序设计语言描述的语句序列数据和文档程序的说明资料；保存在二级存储器（外存）上。软件（Software）

：概念及分类操作系统硬件应用软件系统软件：用来管理、维护计算机并协调计算

机各部件有效工作的软件。（核心软件是操作系统）应用软件：实现具体应用的软件。软件软件：相关概念指令系统：计算机能够识别的所有指令的集合。

※不同类型的计算机所识别的指令和指令系统是不一样的。面向机器，通用性差。

15→A指令：计算机能够识别并执行的“操作命令”

指令＝操作码＋操作数例：1011000000001111程序：为解决某一问题而设计的一系列指令或语句。机器语言：计算机能唯一识别并可直接执行的语

言，由二进制数（0或1）排列组合而成。

计算机语言计算机语言是人与计算机交流的工具人使用程序设计语言来编制程序（程序设计）来描述信息处理算法，通过语言处理系统来生成可执行程序文件。计算机通过程序执行来实现规定的信息处理语言分类机器语言汇编语言高级语言低级语言机器语言是二进制形式表示的程序设计语言，是各种不同功能的机器指令的集合。例：10000000加 10010000减机器语言编写的程序可以被计算机硬件识别、可直接执行。（如：TC.EXE）特点：与机器相关，程序执行效率高，编写难度大，不便阅读，调试修改困难，无法移植到其他计算机。汇编语言符号化的机器语言，也称符号语言用助记符来表示机器指令，便于使用和记忆。 例：MOVAL，8 数据传输

ADDAL，9 加法计算特点：语句与机器指令几乎一一对应程序可读性优于机器语言程序、其他优缺点仍存在汇编语言指令是机器不能直接识别和执行。要经过翻译程序。高级语言算法语言：用户主要考虑解题算法的逻辑和过程的描述。更接近自然语言和数学语言，独立于指令系统，易于被用户掌握、便于记忆、阅读和理解，编程方便。常用的有：FORTRAN、PASCAL、BASIC、COBOL、C、C++、JAVA、PROLOG等。高级语言程序例C语言程序：main(){intal;al=8+9;printf(“%d\n”,al);}BASIC语言程序：10AL=8+920PRINTAL30END语言处理程序它是一个翻译系统，是将用户用各种计算机语言编写的源程序翻译成计算机可识别的机器指令的软件。如：汇编程序、编译程序等计算机语言MOVA,15ADDA,10汇编语言：A＝15A＝A＋10高级语言：10110000000011110010110000001010机器语言：执行效率高低可读性，通用性低高计算机语言：高级语言的执行汇编语言源程序目标程序.OBJ可执行程序.EXE高级语言源程序编译程序连接程序汇编程序汇编连接编译1.1.3计算机工作原理内存储器外存储器输入设备输出设备控制器运算器操作系统Word软件＊计算机的工作过程就是执行程序的过程计算机的工作原理

（存储程序概念）1.利用存储器（内存）来存放要执行的指令序列；2.中央处理器（CPU）依次从内存读出程序中的每条指令；3.逐条分析和执行指令；4.直至执行到最后一条指令。指令的执行过程开始指令指令指令指令结束指令程序的执行指令的执行过程取出指令分析指令执行指令从内存某地址取出要执行的指令把取出的指令送指令译码器，译出对应操作向相关部件发送控制命令，完成操作译码器操作控制器地址寄存器AR累加器暂存器通用寄存器程序计数器PC指令寄存器IR数据寄存器DRCPUALU存储器地址指令或数据内容20213031CLAADD30000006①③④地址总线数据总线②⑤000020000020000021CLACLA000000译码器操作控制器地址寄存器AR累加器暂存器通用寄存器程序计数器PC指令寄存器IR数据寄存器DRCPUALU存储器地址指令或数据内容20213031CLAADD30000006①③④地址总线数据总线②000021000022000021000000ADD30ADD30译码器操作控制器地址寄存器AR累加器暂存器通用寄存器程序计数器PC指令寄存器IR数据寄存器DRCPUALU存储器地址指令或数据内容20213031CLAADD30000006地址总线数据总线000021000022ADD30ADD30000000①③④②000030000006000006＋0000060000061.2程序设计基础知识结构化程序设计

——描述问题的解决过程面向对象程序设计 ——描述事物(即对象)以及事物之间的关系程序设计方法f(n)=n!=n*(n-1)*(n-2)*…*2*1main(){intn=10;ints=1;inti;for(i=n;i>0;i--) s=s*i;}良好的程序设计风格：程序结构清晰合理、代码便于维护，保证程序的质量程序设计风格

良好的程序设计风格1．源程序文档化标识符的命名：见名知义sum、r、PI、area…良好的程序设计风格1．源程序文档化程序注释序言性注释：开始部分，如标题、程序的主要功能、主要算法、程序作者…良好的程序设计风格1．源程序文档化程序注释功能性注释：程序中间，如变量的含义、语句的作用…良好的程序设计风格1．源程序文档化视觉组织：书写程序时应尽量清晰，如空格、空行、缩进良好的程序设计风格2．数据说明规范化当一个说明语句说明多个变量时，变量按照字母顺序排列。使用注释来说明复杂数据的结构。良好的程序设计风格3．语句构造

清晰第一，效率第二A=A+BB=A-BA=A-B良好的程序设计风格4．输入和输出尽可能方便用户的使用

结构化程序设计

软件危机20世纪70年代，结构化程序设计方法(structuredprogramming)结构化程序设计方法引入一些工程的思想和结构化思想，使大型软件的开发和编程得到了改善。结构化程序设计的原则

1）采用自顶向下、逐步细化的方法进行设计2）采用模块化原则和方法进行设计将大型任务从上向下划分为多个功能模块，每个模块又可以划分为若干子模块，然后分别进行模块程序的编写。3)限制使用goto语句结构化程序的基本结构结构化程序的基本结构：

顺序结构、选择结构、循环结构

顺序结构最基本、最常用、最简单的结构按照书写顺序依次执行语句结构化程序的基本结构选择结构按照给定的条件判断选择执行相应的语句序列结构化程序的基本结构循环结构通过循环控制条件来决定是否重复执行相同的语句序列结构化程序的基本结构C语言概述48B语言：Bell实验室，1970年在PDP机器上用其编写UNIX系统CPL语言：剑桥大学，1963年BCPL语言：剑桥大学，1967年C语言：Bell实验室，1972～1973年用其改写UNIX系统经简化进一步简化保持精练、接近硬件的优点，克服数据类型过少的不足C语言的历史C语言的标准化：K&RC（由BrianKernighan和

DennisRitchie共同制定）ANSIC（美国国家标准化协会）ISOC（国际标准化组织

）C99目前广泛流行的各种版本C语言编译系统:TurboC、VisualC++、QuickC、BORLANDC……49C语言的发展50语言简洁，表达能力强，易于理解只有32个关键字，9种控制语句数据构造能力强运算符丰富程序书写格式自由可直接访问物理地址，实现对硬件和低层系统软件的访问语言生成的代码质量高可移植性好C语言的特点51【例1.1】计算并输出一个数a的平方。

voidmain(){

floata,b;a=5.2;b=a*a;printf("b=%f\n",b);}

main

为函数名程序从这里开始运行函数体开始函数体结束函数体内定义a,b为a赋值计算并输出平方值b执行程序的输出结果为：b=27.039997

C程序的基本结构52【例1.2】输入两个数，输出其中的大数。intmax(intx,inty)

/*max函数*/{

intz;if(x>y)z=x;elsez=y;return(z);}voidmain()

/*主函数*/{inta,b,c;scanf("%d,%d",&a,&b);c=max(a,b);/*调用max函数，求a和b中大数*/

printf("max=%d\n",c);}C程序的基本结构系统定义的函数用户自定义函数53C程序由函数构成必须有，且只能有一个main（主函数）总是从main函数开始执行两类函数：系统定义的函数，即标准库函数

用户自定义的函数C程序的基本结构函数由函数首部和