软件语言基础

软件语言基础第1页，课件共42页，创作于2023年2月本章目标了解计算机的发展史。了解计算机的硬件和软件了解软件发展的不同时代，以及各时代的语言特点。了解当今不同的编程语言。熟悉软件的分类：系统软件和应用软件。2第2页，课件共42页，创作于2023年2月人类追求的计算工具1642BlaisePascal加法器1822差分机1833分析机MARKIENIAC电子计算机时代3第3页，课件共42页，创作于2023年2月

第一台电子计算机（ENIAC）5000次加法/秒体重28吨占地170M218800只电子管1500个继电器耗电150KW4第4页，课件共42页，创作于2023年2月

电子恐龙的缩骨法——晶体管ENIAC划时代的实验装置晶体管实质上是按显微比例的真空管建造的。电子管的缺点：体积大；耗能高、散热量大；晶体管的优点：体积小；耗能低；性能稳固；5第5页，课件共42页，创作于2023年2月ENIAC（电子数字积分计算机的简称，英文全称为ElectronicNumericalIntegratorAndComputer）１９４６年，世界上第一台电子数字积分计算机--埃尼克（ＥＮＩＡＣ）在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院诞生（图１一２）。ＥＮＩＡＣ犹如一个庞然大物，重达３０吨、占地１７０平方米、内装１８０００个电子管，但它运算速度却比当时最好的机电式计算机快１０００倍。6第6页，课件共42页，创作于2023年2月晶体管数目4004奔腾4420,000,0002,300将电脑浓缩在一颗芯片上0.18微米芯片10微米芯片7第7页，课件共42页，创作于2023年2月晶体管数单位时间执行的指令数百万条/每秒集成电路的集成度每18个月翻一番或者说三年翻两番

计算机第一定律——摩尔定律8第8页，课件共42页，创作于2023年2月第一代（1946~1956）电子管5千~4万（次/秒）第二代（1957~1964）晶体管几十万~百万（次/秒）第三代（1965~1970）集成电路百万~几百万（次/秒）第四代（1971~90年代）集成电路几百万~几亿（次/秒）1964年911机1966年112机计算机发展的几个阶段9第9页，课件共42页，创作于2023年2月香侬是现代信息论的著名创始人。1938年，香农在发表的论文中,首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算，可以通过继电器电路来实现。阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则：1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证精度；2）利用电子技术来实现控制，逻辑运算和算术运算，以保证计算速度；3）采用把计算功能和二进制数更新存储的功能相分离的结构。计算机发展的重要人物和思想ClaudeShannon10第10页，课件共42页，创作于2023年2月图灵与图灵机为纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机博物馆于1966年设立了“图灵奖”计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头组成。11第11页，课件共42页，创作于2023年2月JohnvonNeumann冯诺依曼

冯·诺依曼计算机存储程序工作原理计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。1949EDSAC12第12页，课件共42页，创作于2023年2月计算机硬件基本组成（外）存储器（内）存储器中央处理器（CPU）控制器输入设备输出设备数据流地址控制流运算器13第13页，课件共42页，创作于2023年2月软件的概述“吃软不吃硬”的EDSAC存储程序工作原理的计算机决定了它的使用方式：编写程序和运行程序硬件软件软件史上的重要人物阿黛·拜伦格雷斯·霍普威尔克斯戴维·韦勒“埃迪萨克”14第14页，课件共42页，创作于2023年2月１９４９年５月，英国剑桥大学数学实验室根据冯·诺伊曼的思想，制成电子延迟存贮自动计算机“埃迪萨克”（ＥＤＳＡＣ），这是第一台带有存储程序结构的电子计算机。１９５２年１月，诺伊曼设计的ＩＡＳ机制成，使他的设想在这台机器上得到完满的体现。这台ＩＡＳ机只用了２３００个电子管，但速度比拥有１８０００个电子管的“埃尼阿克”提高了１０倍。ＩＡＳ被屡屡仿制，成了诺伊曼型机的鼻祖。从１９５３年起，美国的ＩＢＭ公司开始批量生产应用于科研的大型计算机系列，从此电子计算机走上了工业生产阶段。１９５５年，前苏联科学家也研制成快速大型电子计算机，该机占用机房面积达１００平方米，共用了５０００多个电子管，平均计算速度达每秒７０００～８０００次，该机包括一个能存贮１００４个代码的专用内存储器。１９５８年，中国科学院也制成了中国第一台大型、快速电子计算机。15第15页，课件共42页，创作于2023年2月软件简介软件的历史可追溯到18世纪。至今已开发了300多种不同的计算机语言。其中一些语言已消失了，一些语言在不断的更新。16第16页，课件共42页，创作于2023年2月程序设计语言的发展机器语言汇编语言高级语言（BASICFORTRANPASCALCPROLOG….）第四代语言第五代语言17第17页，课件共42页，创作于2023年2月机器语言2-1用二进制代码（0和1）组成的，用不同的二进制代码组合表示机器的不同指令。机器语言中的每一条指令，代表了机器可执行的一个基本操作。指令由操作码和地址码两部分组成。机器语言的特点是面向机器，程序编写难度大，调试修改繁琐，兼容性差，但机器语言执行速度最快。18第18页，课件共42页，创作于2023年2月机器语言2-2示例：指令序号机器语言程序指令功能11011000000001000把数字8送到累加器AL中20000010000001001把累加器AL的内容与数字9相加，结果再存入累加器AL（完成8+9运算）311110100停止操作

机器语言的编译是使用一些带或卡，可以告诉计算机做什么，如何做以及何时做。19第19页，课件共42页，创作于2023年2月汇编语言

2-1用一些特定的符号代替机器语言的二进制数代码，这些符号也称为助记符.通过汇编程序翻译成机器语言翻译成机器语言的目标程序，该过程称为汇编过程

.汇编语言比机器语言易读、易改，执行速度与机器语言相仿，比高级语言快得多，适用于实时控制和实时处理

.20第20页，课件共42页，创作于2023年2月汇编语言

2-2语句序号汇编语言程序语句功能1MovAL,8把数字8送到累加器AL中2ADDAL,9把累加器AL中的内容与数字9相加，结果再存入累加器AL中（完成8+9运算）3HLT停止操作21第21页，课件共42页，创作于2023年2月高级语言高级语言是接近人们的自然语言和数学语言、以及面向问题的程序设计语言，它容易学习和掌握，并且通用性强

源程序，转换成相应的机器语言目标程序有两种方式：编译方式、解释方式与前面的语言有明显区别的是：并不涉及计算机如何执行任务，而只指定它必须做什么。22第22页，课件共42页，创作于2023年2月人工智能当今人工智能发展的驱动力是对与人工智能相关的所有新事物的要求。这对开发人员是否能提供超越于人的思路的解决方法造成了极大的压力。一些涉及人工智能的编程语言有：LISP(1958)Algol(1960)Simula(1967)Prolog(1970)Smalltalk(1979)23第23页，课件共42页，创作于2023年2月第四代语言第四代语言的应用集中在执行日常任务，例如屏幕窗体、请求数据、修改数据和移动数据等。在硬件的技术方面有相对比较少的涉及，所以涉及底层开发的知识较少。24第24页，课件共42页，创作于2023年2月第五代语言某些构建编程环境的软件公司常常误用此术语。20世纪90年代，通过使用声音、移动图像和代理为语言进一步发展打下了基础。最终用户使用的软件将是基于知识机器人-代理的原则。它能够根据最终用户和界面的交互操作，自主地修改程序段从而创建新的代理。25第25页，课件共42页，创作于2023年2月典型的编程语言目前世界上大约有200多种高级语言。典型的有：ASSEMBLER（汇编程序）BASIC，1964FORTRAN语言C语言；C++，1986COBOL，1960LISP，1960MODULAOCCAMPASCAL，1975Simula，1962Smalltalk，1983SNOBOLSQL26第26页，课件共42页，创作于2023年2月BASIC（BeginnersAll-purposeSymolicInstructionCode）应用广泛FORTRAN（FormulaTRANslation）主要用于科学领域。ALGOL（ALGorithm-OrientedLanguage）形式类似灵活，结构化Pascal1983年被ISO标准化MODULA编程的结构化体系主要用于执行计算和求解方程式LISP（LIStProcessingLanguage）处理文本以及数据之间的关系LOGO简化变体，流行教育界C，C++Java嵌入式计算27第27页，课件共42页，创作于2023年2月HistoryofProgrammingLanguages

28第28页，课件共42页，创作于2023年2月FortranJohnW.Backus

带领下的一个IBM

工作组于1952年发明了FORTRAN-FORmulaTRANslator。用于IBM

计算机：IBM704。FORTRAN

的更新版本可用于其他计算机和平台。29第29页，课件共42页，创作于2023年2月进入C语言时代2-1

1969-1973年间，贝尔实验室的DennisRichey和DavidKerningham

开发了C

语言。C

语言易于人们的阅读和理解。由于此语言具有快速和简洁的特点，因此在系统程序员和商业软件制造商之间非常流行。优点：具有很小的语言库（词汇表），可移植性，源代码可以重用，在不同的计算机上运行时只需对其重新编译即可。30第30页，课件共42页，创作于2023年2月进入C语言时代2-2C语言的示例/*Welcome.c*/Main()

{

printf("欢迎来到AptechInternational\n");

}31第31页，课件共42页，创作于2023年2月32第32页，课件共42页，创作于2023年2月软件的分类软件的分类：系统软件与应用软件。系统软件泛指那些为整个计算机系统所支配的、不依赖于特定应用的通用软件，也是可供所有用户使用的软件应用软件指用于解决各种不同具体应用问题的专门软件第33页，课件共42页，创作于2023年2月计算机应用系统的层次结构计算机硬件操作系统语言处理程序，实用程序与工具软件数据库管理系统，网络与通信软件应用软件用户34第34页，课件共42页，创作于2023年2月Altair8800

计算机发展——微型化计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机器，一种个人的信息机器。35第35页，课件共42页，创作于2023年2月CRAY-Ⅱ

计算机发展——巨型化运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机1975年世界上第一台超级计算机“Cray-I”超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。中国超级计算机：国防科技大学研制的“银河1号”、“银河2号”和“银河3号”国家职能计算机中心推出的“曙光1000”和“曙光2000I”银河Ⅱ36第36页，课件共42页，创作于2023年2月

计算机发展——网络化计算机网络：计算机技术与通信技术结合的产物。计算机网络的发展动力：使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络用户的通讯和合作。37第37页，课件共42页，创作于2023年2月

计算机发展——智能化“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的‘没有灵魂的机械’来”。

——笛卡尔（1637）人类第一个“工业机器人”：

一头在纺织机上挑纱的“驴”（1742年）第一代机器人

机械手（1962年出现）第二代机器人

具有“感觉”的机器