《C语言程序设计 工业和信息化普通高等教育十二五 规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 赵山林 高媛 第一章 绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《C语言程序设计 工业和信息化普通高等教育十二五 规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 赵山林 高媛 第一章 绪论（62页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 绪论,Page 2,1.1 计算机基础知识,冯诺依曼体系结构的计算机及工作原理 1冯诺依曼体系结构的基本思想 （1）二进制 （2）存储程序控制 2冯诺依曼体系结构的计算机 按照冯诺依曼思想设计的冯诺依曼体系结构的计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件构成。,Page 3,1.1 计算机基础知识,冯诺依曼体系结构的计算机及工作原理 3冯诺依曼计算机工作原理,冯诺依曼体系结构计算机的工作原理如图 1.1 所示。计算机自动执行时，有数据流和控制流两种流动的信息。数据流是指程序、原始数据、中间结果和最终结果等数据信息在五大组成部分之间的传输；控制流是由控制器进行指令分析后向
2、各部件发出的控制命令，指挥各部件协调工作。控制器是整个计算机的核心，无论是数据的输入/输出、存储器的读/写，还是数据的运算处理等，都必须在控制器的控制下有序地进行。,Page 4,1.1 计算机基础知识,冯诺依曼体系结构的计算机及工作原理 3冯诺依曼计算机工作原理 计算机的工作过程就是执行指令的过程。指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，规定了计算机能完成的某一种操作，一条指令通常由操作码和操作数组成。,Page 5,1.1 计算机基础知识,数制及数制间的转换 1数制 （1）数制的定义 按进位的原则进行计数的方法，称为进位计数制，简称数制。包含两个要素：基数和位权。,Page 6,1.1 计
3、算机基础知识,数制及数制间的转换 1数制 （2）常用数制及其表示方法 常用的数制如表1-1所示。,表1-1 常用的数制,Page 7,1.1 计算机基础知识,数制及数制间的转换 2数制转换 （1）任意进制转换为十进制 任意进制表示的数都可以写成按其位权展开的多项式之和，称为位权展开式。任意一个r进制整数N可表示为： 其中，ai是第i位的数码；r是基数，表示不同的进制；ri是位权；n为整数N的位数。 当把任意进制数转换为十进制数时，只需将任意进制数的位权展开式按照十进制的运算法则运算即可得到转换之后的十进制数。,Page 8,1.1 计算机基础知识,数制及数制间的转换 2数制转换 （1）任意进制
4、转换为十进制 例如： 1234 = 1 103 + 2 102 + 3 101 + 4 100 = 1234 1101B = 1 23 + 1 22 + 0 21 + 1 20 = 13 1470Q = 1 83 + 4 82 + 7 81 + 0 80 = 824 1A0FH = 1 163 + 10 162 + 0 161 + 15 160 = 6671,Page 9,1.1 计算机基础知识,数制及数制间的转换 2数制转换 （2）十进制转换为任意进制 十进制整数转换为任意进制数采用“除基逆序取余法”。即用十进制整数除以任意进制的基数，如果商不为0，则把商看做被除数，继续除以基数，直至商为0
5、。将每次相除所得的余数逆序排列即可得到转换后的进制数。,Page 10,1.1 计算机基础知识,数制及数制间的转换 2数制转换 （2）十进制转换为任意进制 十进制整数转换为二进制。 例如：185 = 10111001B, 十进制整数转换为八进制。 例如：185 = 271Q,Page 11,1.1 计算机基础知识,数制及数制间的转换 2数制转换 （2）十进制转换为任意进制 十进制整数转换为十六进制。 例如：3981 = F8DH,Page 12,1.1 计算机基础知识,数制及数制间的转换 2数制转换 （2）十进制转换为任意进制 十进制小数转换为任意进制数采用“乘基正序取整法”。即用十进制小数乘
6、以任意进制的基数，如果乘积的小数部分不为0，则继续用基数乘以乘积的小数部分，直至乘积的小数部分为0。将每次乘积的整数部分正序排列即可得到转换后的进制数。,例如：0.8125 = 0.1101B,Page 13,1.1 计算机基础知识,数制及数制间的转换 2数制转换 （3）二进制与八进制之间的转换 二进制转换为八进制。 二进制数转换为八进制数可采用“三合一”的方法进行转换。具体规则是从低位到高位，每三位二进制组成一组，不足三位时，在高位用0补齐，把每一组二进制数用一位等值的八进制数表示，即可得到转换后的八进制数。 例如：1011010101110B = 13256Q,Page 14,1.1 计算
7、机基础知识,数制及数制间的转换 2数制转换 （3）二进制与八进制之间的转换 八进制转换为二进制。 八进制数转换为二进制数可采用“一拆三”的方法进行转换。具体规则是把每一位八进制数写成等值的三位二进制数即可得到转换后的二进制。 例如：14270Q = 1100010111000B,Page 15,1.1 计算机基础知识,数制及数制间的转换 2数制转换 （4）二进制与十六进制之间的转换 二进制转换为十六进制。 二进制数转换为十六进制数可采用“四合一”的方法进行转换。具体规则是从低位到高位，每四位组成一组，不足四位时，在高位用0补齐，把每一组二进制数用一位等值的十六进制数表示，即可得到转换后的十六进
8、制数。 例如：1011010101110B = 16AEH,Page 16,1.1 计算机基础知识,数制及数制间的转换 2数制转换 （4）二进制与十六进制之间的转换 十六进制转换为二进制。 十六进制数转换为二进制数可采用“一拆四”的方法进行转换。具体规则是把一位十六进制数写成等值的四位二进制数即可得到转换后的十六进制数。 例如：B4F7H = 1011010011110111B,Page 17,1.1 计算机基础知识,数据在内存中的存储 1内存 内存是由一系列电子线路单元组成，每个电子线路单元有2种稳定的状态，分别表示二进制的0或1，称之为位（bit），位是组成内存的最小单位。如图1.2（a）
9、所示。,图1.2 数据的存储形式示意图,Page 18,1.1 计算机基础知识,数据在内存中的存储 1内存 （1）内存中的数据单位 字节（Byte）。 字（Word）。 字长。 （2）内存的组织形式 计算机对数据的存储并不是杂乱无章的，有一套完整的存储体系结构，以保证数据的完整性和安全性，这一整套体系就是内存的组织形式。,Page 19,1.1 计算机基础知识,数据在内存中的存储 2数据在内存中的存储 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。 （1）有符号整数的存储 下面以在内存中占两个字节的整数为例来介绍有符号整数在内存中的存储。当存储有符号数时，2个字节的最高位为符
10、号位（1表示负数，0表示非负数），其余位是数据位，如图1.5所示。,图1.5 有符号整数存储形式,Page 20,1.1 计算机基础知识,数据在内存中的存储 2数据在内存中的存储 （1）有符号整数的存储 计算机中有符号整数的存储是以补码形式存储的。一个整数有以下3种编码。 原码。原码是符号位数码化了的二进制。十进制整数数码化为原码的方法是首先把十进制整数转换成二进制，然后将数据位在高位用0补足15位，最高位添上符号位。,十进制数369的原码,十进制数369的原码,Page 21,1.1 计算机基础知识,数据在内存中的存储 2数据在内存中的存储 （1）有符号整数的存储 反码。对正数而言，原码即为
11、反码；对负数而言，反码是将原码中除符号位以外的其余位依次取反，即将0变成1，将1变成0。,十进制数369的反码,Page 22,1.1 计算机基础知识,数据在内存中的存储 2数据在内存中的存储 （1）有符号整数的存储 补码。对正数而言，原码即为补码；对负数而言，补码是在反码的基础上加1。在求补码过程中符号位不发生变化，当数据位的最高位有进位时，舍弃进位。,十进制数369的补码,Page 23,1.1 计算机基础知识,数据在内存中的存储 2数据在内存中的存储 （1）有符号整数的存储 369和369在内存单元中的存储形式如图1.6所示。,图1.6 数据在内存中的存储形式,图1.6中 + 369补码
12、的低8位存储在地址2006H标识的字节中，高8位存储在2007H标识的字节中，2006H是 + 369的存储地址；369补码的低8位存储在地址2008H标识的字节中，高8位存储在2009H标识的字节中，2008H是369的存储地址。图中黑体字表示的是符号位。,Page 24,1.1 计算机基础知识,数据在内存中的存储 2数据在内存中的存储 （2）无符号整数的存储 假定使用2个字节存储无符号整数。无符号整数存储时两个字节的16位全部都是数据位，如图1.7所示。运算规则是将某一无符号整数用二进制表示，然后在高位用0补足16位数据位。其表示的数的范围为065535（2161）。,图1.7 无符号整数
13、存储形式,Page 25,1.1 计算机基础知识,数据在内存中的存储 2数据在内存中的存储 （2）无符号整数的存储 例如：无符号整数136的存储形式为： 无符号整数136在内存单元中的存储形式如图1.6所示。无符号整数136的低8位存储在200AH标识的字节中，高8位存储在200BH标识的字节中，无符号整数136的存储地址为200AH。 如果某无符号整数占4个字节存储的话，则32位二进制位均为数据位，其表示的数的范围为04294967295（2321）。,Page 26,1.1 计算机基础知识,数据在内存中的存储 2数据在内存中的存储 （3）字符的存储 字符在内存中存储时占一个字节的存储空间。
14、存储的是该字符对应的ASCII码值。 ASCII码八位二进制位的最高位为零，其余七位可进行编码，因此可表示128个字符，其中95个编码对应计算机终端能输入并可显示的95个字符，其余33个编码对应不可显示的控制字符。 例如，单字符A的ASCII码值为65，则其存储形式为： 单字符A在内存单元中的存储形式如图1.6所示，200CH是该字符的存储地址。,Page 27,1.1 计算机基础知识,软件系统 一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成，这两部分相辅相成。计算机系统的组成如图1.8所示。,图1.8 计算机系统的组成,Page 28,1.1 计算机基础知识,软件系统 1软件系统 计算机
15、软件是指在计算机硬件上运行的各种程序、数据和一些相关的文档、资料等。在计算机系统中，各种软件的有机组合构成了软件系统。从软件配置与功能的角度，可将计算机软件分为两大类：系统软件和应用软件。,Page 29,1.1 计算机基础知识,软件系统 2计算机语言 计算机语言是人们与计算机之间交换信息的工具，也是人们指挥计算机工作的工具。包括机器语言、汇编语言、高级语言3大类。 （1）机器语言。 （2）汇编语言。 （3）高级语言。,Page 30,1.2 程序设计基础,利用计算机解决实际问题的具体步骤 利用计算机解决实际问题大致要经历几个重要的阶段。 （1）问题分析阶段 （2）方案设计阶段 （3）算法设计阶段 （4）编码实现阶段 （5）调试和测试阶段,Page 31,1.2 程序设计基础,算法及其表示 1算法的概念和特性 （1）算法的概念 算法是为解决某一特定问题而采取的确定的有限的操作步骤，是程序设计的灵魂。 （2）算法的特性 一个正确的算法应具有以下特性： 有穷性。 确定性。 可行性。 零个或多个输入。 一个或多个输出。,Page 32,1.2 程序设计基础,算法及其表示 2算法的表示 算法可采用多种形式的算法描述语言或符号来描述，常使用的有自然语言法、传统流程图、N-S结构化流程图、伪代码等多种方法。 （1）自然语言法 自然语言法指的是使用汉语、英语或其他语言描述算法的具体
