计算机及程序设计基础知识.ppt

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1、计算机基础与程序设计,课时安排,上课时间每周4学时：,学习要求,1、课前预习 2、上课请集中注意力领会理解老师讲课要点，并适当记笔记。 3、认真完成作业。,课程内容: 1.1 计算机系统组成及基本工作原理 1.2 微型机的系统结构 1.3 计算机中数据的表示及存储形式 1.4 计算机程序与算法,第一章 计算机及程序设计基础知识,电子计算机的诞生,1946年2月由宾夕法尼亚大学研制成功的第一台电子计算机 彰显了一个时代的到来,Electronic Numerical Integrator And Calculator,电子数字积分计算机,名称：ENIAC 重达30吨 占地170m2 18000个

2、电子管 计算速度：5000次加法/秒。,现代计算机的特征 存储程序和程序控制原理 由美籍匈牙利数学家冯诺依曼教授在参加第一台计算机的研制中提出，并被广泛应用于以后的实际设计中，故现代计算机又称冯诺依曼机。冯诺依曼对现代计算机的理论构架主要包括以下三个方面： 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成 计算机内部数据采用二进制 程序和数据都存放在计算机的存储器中,1.1 计算机系统组成及基本工作原理,一个完整的计算机系统由“硬件”和“软件”两大 系统组成。 硬件：是指计算机系统中物理装置的总称。 例如：显示器、主机等，是构成计算机的实体； 软件：是计算机所需要的各种程序、数据及其 相

3、关资料的集合。 软件和硬件相辅相承，缺一不可。,计算机硬件系统的组成结构示意图,输入设备,输出设备,内存,运算器,控制器,CPU,1、运算器（ALU） 进行算术和逻辑运算的部件。 2、控制器（CU） 计算机指挥中心。控制和协调各部件自动、 连续、协调工作。 3、存储器 保存各类程序和数据信息。 4、输入设备 用于从外界将数据、命令输入到内存中。 5、输出设备 用于将计算机处理结果显示或打印出来,计算机工作原理,1、 计算机指令和程序 指令-是指能被计算机识别和执行的操作命令。 一条指令通常由两部分组成： 操作码和地址码。 操作码指明计算机应该干什么、地址码则 指出被操作的对象。 程序-为完成特

4、定任务而设计的操作步骤（指 令序列）,2、计算机工作原理 目前所有计算机都遵循冯.诺依曼“存储程序”原理：计算机的工作过程就是执行程序的过程。将程序和数据装入计算机内存，启动程序后，计算机便能自动地按编写的程序一步一步地取出指令，根据指令的要求控制机器各个部件协同完成任务。,指令的执行过程分为以下4个步骤（P3)：,1）取出指令 2）分析指令 3）执行指令 4）取下一条指令，返回 2）步。,图 计算机系统的基本组成,第二节 微型机的系统结构（P3),1.硬件系统,显示器,主机,键盘,鼠标,（1）CPU中央处理器,CPU是电脑的核心部件，决定计算机的性能。 主要由INTEL和AMD公司生产。 C

5、PU的主要指标： 字长：CPU能够同时处理二进制数据的位数 速度 主频(也称时钟频率)： HZ KHZ MHZ GHZ 运算速度: MIPS(每秒百万条指令数),P4 Intel CPU图：,(2) 存储器,1)存储器的种类 内存储器：与CPU直接相连的存放数据的器件，如随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)。 外存储器：不直接与CPU相连的存储介质，如磁盘等。,存储器是用来存放数据和程序信息的部件。待执行的 程序和数据必须先从外存储器装入内存储器后才能运行。,1）存储器种类,内存包括,RAM（随机存储器） （断电后数据丢失）,ROM（只读存储器）（断电后数据不会丢失）,ROM（只读不能写

6、） PROM（可编程只读，用户可写入一次） EPROM（可擦写只读，用户可多次写入）,Cache（高速缓冲存储器）：解决CPU和内存之间的速度匹配问题，属于SRAM,SRAM（静态） DRAM（动态）,2)存储器的一些概念 存储单元：字节（8位二进制位） 存储单元地址 存储容量：存储设备上可以存储数据的最大数量，通常用字节(Byte)、千字节(KB)、兆字节(MB)和千兆字节(GB)来衡量。,2）存储器的一些概念,存储器采用字节（byte）作为计算机存储信息的基本计量单位。 1个字节由8个二进制位(bit)来组成,可以表示1个英文字母、数字或符号 存贮一个汉字需要两个字节 1 Byte8 bi

7、t 1 KB1024 Byte 1 MB1024 KB 1 GB1024 MB 注：1 MB1024 KB 10241024字节 1 048 576字节(约100万字节) 相当于50万汉字（300页的书）,（3）输入设备 将原始数据和命令输入计算机内存。 键盘、鼠标、扫描仪、读卡器、光笔、触摸屏、 数字摄像机等 （4）输出设备 输出计算机处理结果。 显示器、打印机、绘图仪、投影仪、音箱等 注意：磁盘驱动器既可作为输入设备，有可作为输出设备,（5）系统总线（BUS）（P6):是指计算机系统部件之间传递信息的公共通道。它能分时地发送或接收各部件的信息。系统总线上通常传输三种信息，根据传输信息的种类

8、，系统总线分为以下三种：,注：采用总线结构是微型计算机组成结构的一个重要特点,计算机常用外部设备, 显示器和显卡 阴极射线管（CRT） 显示器 液晶（LCD） 等离子 显卡（显示适配器）：显示器必须与显卡配合才能发挥效能 常见为AGP接口 主要指标有： 分辨率 色彩数（256色、16位、32位） 刷新率 显存, 磁盘 最重要的外存，既可作为输入设备又可作为输出设备 磁盘驱动器：软盘、硬盘、光盘必须通过驱动器才能进行读写,软盘 常用3.5英寸软盘片，1.44MB,硬盘：,硬盘是最常用的外存储器，通常系统软件和应用程序都放在硬盘上。 硬盘的盘符为C：、D：、E：等 工作时不能移动，以免振动或摇晃损

9、坏硬盘 主要指标有： 容量（80G、120G）、转速（7200转/分钟）,USB移动硬盘 ： 存取速度快，即插即用,U盘 ： 属于一种闪存，但掉电后不会丢失数据。,光盘: CD-ROM 只读 光盘 CD-R 允许用户写入一次，反复读出 650MB CD-RW 可重复读写，需要专用光驱 DVD-ROM 速度比CD-ROM快，容量可达4.7G,F2,F3,F1,F10,F9,F8,F4,F5,F6,F7,F12,F11,Scroll Lock,Print Screen,Pause Break,Esc,/,Num Lock, 2,# 3,! 1,) 0,( 9, 8,$ 4,% 5, 6,” ,Z,

10、X,C,V,B,N,M, , .,? /,Enter,Tab,Caps lock,Shift,Shift,8,7,+,9,5,4,Ctrl,6,2,1,Enter,3,Alt,0 ins,Win,Del,Ctrl,Win,Alt,Delete,End,Page Down,(1) 英文字母键：共有26个，用于输入程序、文章、汉字或命令。(2) 数字/符号键：用于输入数字或各种符号，如、#、%、否则(0)时，,第三步:输出x1, x2或无实数解的信息.,用传统流程图描述算法 流程图符号：,终端框(起止框),表示一个算法的起始和结束,输入、输出框,表示一个算法输入和输出的信息,处理框(执行框),判断

11、某一条件是否成立,成立时在出口处标明“是”或“Y”；不”成立时标明“否”或“N”.,判断框,赋值、计算,流程线,连接程序框,连接点,连接程序框图的两部分,例：三角形ABC的底BC（a)为4, 高AD(b)为2,求三角形ABC的面积S。试设计该问题的算法和流程,结束,开始,S=1/2ab,输出S,输入a=4,b=2,例：任意给定3个正实数,设计一个算法,判断分别以这3个数为三边边长的三角形是否存在.画出这个算法的程序框图.,开始,输入a，b，c,a+bc，a+c b， b+c a是否同 时成立？,存在这样的 三角形,不存在这样 的三角形,结束,否,是,例：设计一算法，求和:1+2+3+100,（

12、一）结构化程序设计的思想 结构化程序设计是公认的面向过程应遵循的基本方法和原则（只描述问题的求解过程，而不关心计算机的内部结构）。结构化程序设计包含两个方面的内容： （1）只采用三种基本的程序控制结构（顺序、选择、循环）,这3种基本控制结构的共同特点是：都是一个入口和一个出口。 ； （2）结构化程序设计的总体思想是采用模块化结构，自上而下，逐步求精。即把一个复杂问题分解为若干相对独立的小问题，再细分，至子问题简单到能直接用三种基本结构表达；,五、结构化程序设计的思想和结构化流程图（P17),（二）结构化流程图（NS图P18） N-S图不使用流程线，全部算法写在一个矩形框内。它只能由顺序、选择、

13、循环三种基本结构单元组成，这三种基本结构构成的算法整体是一个大的顺序结构。 注： 1. 顺序结构：顺序结构中的各个模块是按照它们出现的先后顺序执行的。 2. 选择结构：选择结构先判断选择条件，根据判断的逻辑值，确定执行其中的某一个模块。 3. 循环结构：循环结构先判断循环条件，满足条件重复执行循环体包含的执行块，直到循环条件不满足，终止循环。,顺序结构,选择结构,当型循环结构,直到型循环结构,一、N-S图符号,请用N-S 图描述解决下列问题的算法,练习,输入 a, b,t = a,若输入 a b两个整数 然后将它们 的值互换。,a = b,b = t,输出 a, b,100,200,100,200,100,举例,设有 a,b 两个整数，请输出 它们当中大的那一个。,输入 a,b,输出 a,输出 b,a b,Y,N,m=c,请用N-S 图描述解决下列问题的算法,练习,输入 a, b, c,a b,Y,m c,Y,N,输出 m,若输入 a b,c 三个整 数，请输出 它们当中最 大的一个 。,1+2+3+4+5+ +100,s=0,i=1,i=100,s=s+i,输出结果 s,i=i+1,举例,作业：P20 习题： 二、1、2、3 三、1、2、3,