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1、第第1 1章章 C C语言程序设计语言程序设计 预备知识预备知识 制作人：王敬华制作人：王敬华教材、参考书与课时安排 教材 C语言程序设计教程 王敬华编著 清华大学出版社 参考书 C语言程序设计教程习题解答与实验指导 王敬华编著清 华大学出版社 C语言程序设计教程 谭浩强 高等教育出版社 C高级实用程序设计 王士元 清华大学出版社 课时安排 授课 ：54学时 上机 ：36学时学习要求及成绩构成学习要求课前请做好预习，课后请做好复习保持课堂安静，头脑清醒，思维活跃认真、独立、按时完成并提交作业重视上机实践，有效利用宝贵的上机时间成绩构成平时考勤：10% 平时作业：10%平时上机：20% 期末考试
2、：上机考10%+笔考50%第1章：C语言程序设计预备知识 uu学习的意义学习的意义1、什么是计算机？计算机是以逻辑部件为物质基础，能够对信息进行自动 处理的机器。逻辑部件其实就是指计算机的硬件系统，而对 信息的自动处理则是由计算机的软件系统来实现的 2、何为“信息”？“信息”包括的范围很广，它可以是数字、文字、图像、声音等 3、计算机中如何表示“信息”？不管哪种类型的信息在计算机中最终都是以二进制数据信息来表示和处理 101010111111.语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬 华第 一 章 预 备 知 识C4、什么是C语言？ 结论：C语言就是编制计算机软件的开发工具。具体就是对这些 信息
3、进行处理的软件工具。除了： 了解计算机硬件系统的组成（因为硬件是软件的物质基础 ）。了解计算机软件系统的组成（因为软件是硬件的灵魂）。更重要的是：了解二进制数在计算机中的表示形式、表示 范围以及二进制数的算术运算和逻辑运算，另外就是数据在计 算机中是如何存储的 。学好学好C C语言必须掌语言必须掌 握的基础知识！握的基础知识！ ！语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬 华第 一 章 预 备 知 识Cuu学习目标学习目标 了解计算机的系统组成及工作原理； 掌握二进制数的表示及二进制数与其它进制数的转换方法 ； 掌握机器数的表示形式和表示范围，特别是补码表示形式 ； 掌握补码的加、减运算方法； 掌
4、握二进制数的位运算方法； 这些是更好地理解和掌握这些是更好地理解和掌握C C语言语言 数据类型（第数据类型（第3 3章）的基础。章）的基础。语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬 华第 一 章 预 备 知 识Cuu学习内容学习内容计算机系统组成及工作原理简介 进位计数制及其转换（二进制、八进制、十六进 制） 机器数的表示形式及其表示范围（原码、补码、 反码） 二进制数的位运算（与、或、非、异或） 本章小结 语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬 华第 一 章 预 备 知 识C1.1 1.1 计算机系统组成及工作原理简介计算机系统组成及工作原理简介计算机系统 硬件系统软件系统 运算器运算器控制器
5、控制器存储器存储器输入设备输入设备输出设备输出设备内存内存外存外存CPUCPU主机主机外围外围 设备设备系统软件系统软件应用软件应用软件硬件是指构成计算机的物硬件是指构成计算机的物 理装置，看得见、摸得着，是理装置，看得见、摸得着，是 一些实实在在的有形实体一些实实在在的有形实体 软件是指计算机程序及有关软件是指计算机程序及有关 程序的技术文档资料程序的技术文档资料 语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬 华第 一 章 预 备 知 识Cuu硬件系统的基本组成及工作原理硬件系统的基本组成及工作原理输入设备输入设备内存储器内存储器外存储器外存储器运算器运算器控制器控制器输出设备输出设备信信 息息(
6、 (如程序、原始数据如程序、原始数据) )( (存存) )数据数据( (取取) )数据数据运算命令运算命令输出命令输出命令输出信息输出信息( (存存) )数据数据存存 取取 指指 令令程程 序序 指指 令令数数 据据输输 入入 指指 令令数据信息数据信息控制信息控制信息语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬 华第 一 章 预 备 知 识C(1) (1) 运算器运算器(ALU-Arithmetic Logic Unit(ALU-Arithmetic Logic Unit )运算器又称算术逻辑部件，简称ALU，是计算机 用来进行数据运算的部件。数据运算包括算术运算和 逻辑运算，后者常被忽视，但恰恰
7、是逻辑运算使计算 机能进行因果关系分析。一般运算器都具有逻辑运算 能力 (2) (2) 控制器控制器(Controller(Controller)控制器是计算机的指挥系统，计算机的工作就是 在控制器控制下有条不紊协调工作的。控制器通过地 址访问存储器，逐条取出选中单元的指令，分析指令 ，根据指令产生相应的控制信号作用于其它各个部件 ，控制其它部件完成指令要求的操作。上述过程周而 复始，保证了计算机能自动、连续地工作 语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬 华第 一 章 预 备 知 识C一般把运算器和控制器做在一块集成电路芯片上 ，称为中央处理器，简称为CPU（Central Processin
8、g Unit）。它是计算机核心和关键，计算 机的性能主要取决于CPU。 (3) (3) 存储器存储器(Memory(Memory)存储器是计算机中具有记忆能力的部件，用来存 放程序或数据。程序和数据是两种不同的信息，应放 在不同的地方，两者不可混淆 。指令总是送到控制 器，而数据则总是送到运算器。存储器就是一种能根 据地址接收或提供指令或数据的装置。存储器可分为两大类：即内存储器和外存储器。 语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬 华第 一 章 预 备 知 识C内存储器简称内存，又称主存，是CPU能根据地 址线直接寻址的存储空间，是计算机内部存放数据的 硬件设备，是程序和数据存储的基本要素，由
9、半导体 器件制成。内存中存放数据是以相应的内存单元为单 位进行存放的，内存单元的大小可以是一个字节，也 可以是多个字节，每个内存单元都有一个编号，它表 示该内存单元所对应的内存地址。内存的特点是存取 速度快，基本上能与CPU速度相匹配。外存储器简称外存，它作为一种辅助存储设备 ，主要用来存放一些暂时不用而又需常期保存的程序 或数据。当需要执行外存中的程序或处理外存中的数 据时，必须通过CPU输入输出指令，将其调入内存 中才能被CPU执行处理，所以外存实际上属于输入 输出设备。 语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬 华第 一 章 预 备 知 识C(4) (4) 输入设备输入设备(Input D
10、evice(Input Device )输入设备是用来输入程序和数据的部件。常见的 输入设备有：键盘、鼠标、麦克风、扫描仪、手写板 、数码相机、摄像头等。(5) (5) 输出设备输出设备(Output Device(Output Device)输出设备正好与输入设备相反，是用来输出结果 的部件。要求输出设备能以人们所能接受的形式输出 信息，如以文字、图形的形式在显示器上输出。除显 示器外，常用的输出设备还有音箱、打印机、绘图仪 等。 语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬 华第 一 章 预 备 知 识C计算机的工作原理：计算机的工作原理：各种各样的信息，通过输入设备，进入计算机的 存储器，然后
11、送到运算器，运算完毕把结果送到存储 器存储，最后通过输出设备显示出来。整个过程由控 制器进行控制。uu软件系统的组成及分类软件系统的组成及分类软件是指计算机程序及有关程序的技术文档资料 。两者中更为重要的是程序，它是计算机进行数据处 理的指令集，也是计算机正常工作最重要的因素。在 不太严格情况下，认为程序就是软件。 根据软件用途将其分为两大类：系统软件和应用软件 语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬 华第 一 章 预 备 知 识C(1) (1) 系统软件系统软件系统软件是指管理、监控、维护计算机正常工作 和供用户操作使用计算机的软件。这类软件一般与具 体应用无关，是在系统一级上提供的服务。系
12、统软件 主要包括以下两类：一类是面向计算机本身的软件， 如操作系统、诊断程序等。另一类是面向用户的软件 ，如各种语言处理程序（象BC、VC等）、实用程序、 字处理程序等。 (2) (2) 应用软件应用软件应用软件是指某特定领域中的某种具体应用，供 最终用户使用的软件，它必须在操作系统的基础上运 行。如财务报表软件、数据库应用软件等。初学C语 言的读者主要任务是学习如何编写应用软件。 语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬 华第 一 章 预 备 知 识Cuu软件与硬件的关系软件与硬件的关系 硬件与软件是相互依存的，软件依赖于硬件的物 质条件，而硬件则需在软件支配下才能有效地工作。 在现代，软件技
13、术变得越来越重要，有了软件，用户 面对的将不再是物理计算机，而是一台抽象的逻辑计 算机，人们可以不必了解计算机本身。可以采用更加 方便、更加有效地手段使用计算机。从这个意义上说 ，软件是用户与机器的接口。 语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬 华第 一 章 预 备 知 识C1.2 1.2 进位计数制及其转换进位计数制及其转换 数码、基与权 数码：表示数的符号 基数：数码的个数 权 ：每一位所具有的值 数制语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬 华第 一 章 预 备 知 识C数制数制基基权权表示表示数码数码特点特点1010 ，1010，1010，十进制数十进制数09091010逢十进一逢十进一
14、二进制数二进制数01012 22 2 ，22，22，逢二进一逢二进一八进制数八进制数07078 88 8 ，88，88，逢八进一逢八进一十六进制数十六进制数09,AF,af1616，16，16，逢十六进一十进制：十进制：4956= 4956= 4 4 10+910+9 10 +510 +5 10+610+6 1010 二进制：二进制：1011=11011=1 2+02+0 2 +12 +1 2+12+1 22十六进制：81AE=816+116 +1016+1416八进制：八进制：4275=44275=4 8+28+2 8 +78 +7 8+58+5 88语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬
15、华第 一 章 预 备 知 识C 进制之间的相互转换 l二进制、八进制、十六进制转换成十进制 方法：按权相加语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬 华第 一 章 预 备 知 识C 进制之间的相互转换 l二进制、八进制、十六进制转换成十进制 方法：按权相加 l l 十进制转换成二进制、八进制、十六进制十进制转换成二进制、八进制、十六进制步骤步骤：首先进行整数部分转换，然后进行小数部分转换。首先进行整数部分转换，然后进行小数部分转换。（1 1）整数部分转换）整数部分转换 uu原理原理： uu方法：连续除以基，从低到高记录余数，直至商为方法：连续除以基，从低到高记录余数，直至商为0 0语 言 程 序 设 计 教 程 王 敬 华第 一 章 预 备 知 识C整数部分转换举例整数部分转换举例例例 把十进制数把十进制数5959转换成二进制数转换成二进制数59592 229292 214142 27 72 23 32 21 12 2 0 0(59)(59)1010=(111011)=(111011)2 21 11 1 0 0
