程序设计教程 教学大纲.ppt
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1、基本目的1)了解计算机软硬件等的基本概念;2)介绍高级语言程序设计的原理及方法,培养程序设计的基本风格和习惯;3)练习上机实验技能,培养应用C/C+语言编程的能力,能够编写一些简单的C/C+语言程序并在机器上调通运行。教材及参考书1)C+程序设计教程薛万鹏等译 机械工业出版社 2000.62)计算机文化 朱海滨 等译 机械工业出版社 2000.13)C语言程序设计 孙家骕等编著北大出版社1998. 54) 自选一本Microsoft Visual C+5.0上机参考书5)计算概论 许卓群,裘宗燕著高教出版社,教学大纲,成绩评定平时15%实验35%笔试50%实验大题1)打印日历2)骑士巡游3)生
2、命游戏 (注:2,3题任选一题)实验小题1)DOS/Windows2) 因特网,内容提要一)基础知识的准备 1 计算机概述 2 计算机的体系结构 3 计算机软件与多媒体 4 微机购置 5 计算机文件与数据存储 6 数据表示 7 局域网与电子邮件 8 因特网 9 通信系统基础设施 10 数据安全与控制 11 计算机程序设计,二) C/C+程序设计,第一部分基础知识的准备,概述DOS/WINDOWS网络,目录, 1 计算机概述 2 计算机的体系结构 3 计算机软件与多媒体 4 微机购置 5 计算机文件与数据存储 6 数据表示 7 局域网与电子邮件 8 因特网 9 通信系统基础设施 10 数据安全与
3、控制 11 计算机程序设计,1 计算机概述,计算机是一种无需人工干预,能对各种信息进行存储和快速处理的电子设备.而人的大脑也有处理信息的功能,所以也有人把计算机称为电脑. 接受输入,处理数据,存储数据并产生输出,世界上第一台电子计算机是1946年研制成功的.半个多世纪以来,计算机获得了突飞猛进的发展.人们依据计算机性能和当时软硬件技术将计算机的发展划分成四个阶段,每阶段在技术上都是一次新的突破,在性能上都是一次质的飞跃. 第一代计算机是从1946年到1957年.它采用电子管作为计算机的基本逻辑部件. 第二代计算机是从1958年到1964年.它采用晶体管作为计算机的基本逻辑部件. 第三代计算机是
4、从1965年到1969年.它采用中小规模集成电路作为计算机的基本逻辑部件. 第四代计算机是从1970年至今,它采用大规模,超大规模集成电路作为计算机的基本逻辑部件.*硅晶体管的大规模集成技术,从古到今,人类发明了数不清的机器,但从没有象计算机这样具有强大的处理能力.1.从运算能力看:现在高性能的电脑每秒钟能进行10亿次加减运算.而在很多场合,运算速度起决定作用,例如:计算机控制导航,要求“运算速度比飞机飞的还快”.2.从计算精度来说:举一个例子,历史上有个著名的数学家契依列,曾经为了更精确地计算圆周率,整整花了15年时间,才算出707位,如果把这件事交给计算机来做,在几个小时就可计算到10万位
5、.3.记忆能力:我们可以将一座大型图书馆的几百万册图书信息存入计算机,并采用计算机自动检索系统,随时随地向读者提供服务,它的记忆力强不强,你就可想而知了.,4.逻辑判断能力:数学中有个“4色问题”,说的是不论多么复杂的地图,最多只需4种颜色着色就够了.100多年来,不少教学家一直想来证明或者推翻它,却一直没有结果,成了教学中的著名难题,1976年两位教学家终于使用计算机进行了推理,证明了这个有名的猜想.5.自动执行程序的能力:机器人,无人驾驶飞机就是利用计算机自动执行程序的能力来工作的.计算机的应用领域: 据统计,现在计算机有5000多种用途,并且每年以300-500种的速度增加,应用包括以下
6、几个方面:1)科学计算,2)信息处理,3)过程控制,4)人工智能,5)计算机辅助设计(CAD)与辅助制造(CAM).,计算机分类:可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、工作站.微机就是我们常说的个人计算机,即,PersonalComputer简称PC机.工作站指的是70年代后期出现的一种新型的计算机系统,称为工作站简称WS.工作站实际上就是一台高档次的微机.但它有其独到之处,易于联网,配有大容量主存,大屏幕显示器,特别适合于CAD/CAM和办公自动化.,微型机兼容性,两种 主要的微型机平台: PC或MAC,外围设备,外围设备是指那些可以附加到计算机系统中用来加强计算机功能的设备。外围设
7、备可以扩充或改变基本计算机系统。,用户界面,软件界面要素(提示,向导,命令,菜单,对话框和图形对象)硬件界面要素(指示设备,键盘和监视器)命令行用户界面与图形用户界面(What you see is what you do),背景或辅助信息1. 约翰 .冯.偌依曼(19031957) (ei.cs.vt.edu/history/VonNeumann.html)2. 微型机苹果计算机的历史 ( 小型机的历史 ( 大型机IBM ( )5. 巨型机与克雷 ( www.si.edu/resource/tours/comphist/cray.htm)6. 人工智能与阿兰.图灵及Marvin Minsky
8、 (www.ai.mit.edu/people/minsky/papers/Computerscantthink.txt),作业,请列出你实验室的计算机系统的各部件请访问我校的网页, 并回答你所使用的浏览工具名称练习DOS命令行用户界面练习GUI用户界面(以Windows为例)请简单叙述一些你所了解的各类计算机(微型机,小型机,大型机, 巨型机)的应用范畴。,数字电路 内部结构(图例)集成电路,主板(其中包含了处理器,内存条及处理输入输出的芯片)。五大功能部件 运算器,控制器,存储器,输入设备和输出设备 (按冯. 偌依曼结构形式划分),2 计算机的体系结构,冯.偌依曼机的基本思路:采用二进制形
9、式表示数据和指令;程序与数据预先存入主存,工作时连续自动高速顺序执行.由运算器,存储器,控制器,I/O设备五大部分组成。核心是“存储程序”的思想,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。数据运算包括算术和逻辑运算。 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。象指令总是送到控制器,而数据则总是送到运算器。存储器就是这样一种能根据地址接收或提供指令或数据的装置。 控制器是计算机的指挥系统,控制器是通过地址访问存储器,逐条取出选中单元的指令、分析指令,并根据指令产生相应的控制信号作用于其它各个部件,
10、控制其它部件完成指令要求的操作。 输入设备是用来输入程序和数据的部件。典型的输入设备有:键盘、鼠标器、光笔、图像扫描仪、数字化仪、电传打字机、磁带机、磁盘机等。输出设备正好与输入设备相反,是用来输出结果的部件。除显示器外,常用的还有打印机、绘图仪、磁带机和磁盘机等。,CPU是中央处理器的英文缩写,是运算器与控制器两者的统称。,微机的硬件系统是由主机和I/O设备组成。硬件系统中,CPU、内存和连接输入输出装置的接口(不包括实际输入输出装置)统称为主机。 主机是有特定含义的.微机的主机,生产厂家常将其制做在一块印刷电路板上,这就是通常所说的主机板,简称主板。前面说的输入设备和输出设备统称外部设备,
11、简称I/O设备。,外部设备品种繁多,不同的外设物理性能相差极大,因此不能直接与主机相连,而必须在主机与外设之间通过称之为I/O“接口电路”的特殊逻辑部件,才能实现主机与外设之间的信息交换。设置接口的主要原因是:主机与实际外设的工作速度相差极大,主机是高速电子设备,而外设则大多是电子式机械设备;不同的外设工作方式不一样,数据格式也不一样。I/O接口就是针对上述原因而设计的逻辑电路。例如为了把显示器接入主机,要通过一块显示卡与主机相连,打印机、磁盘驱动器等外设也需通过I/O接口才能接入主机。,3. CPU的结构运算器工作原理控制器工作原理,指令 指令是指示计算机执行某种操作的命令。 一条指令,通常
12、包括两方面内容:操作码和地址码。其中,操作码用来表征一条指令的操作特性和功能;地址码给出参与操作的数据在存储器中的地址。 指令系统是指一台计算机所能执行的全部指令的集合。 指令系统决定了一台计算机硬件的主要性能和基本功能。 指令系统一般都包括以下几大类指令。1,数据传送类指令2,运算类指令 包括算术运算指令和逻辑运算指令。3,程序控制类指令 主要用于控制程序的流向,包括转移指令,转子指令,返回指令,中断指令等。4,输入/输出类指令 简称I/O指令,这类指令用于主机与外设之间交换信息,指令周期计算机执行一条指令所用的时间。CPU的性能 计算机的结构如何影响其性能? 集成电路技术的发展-硅晶体管的
13、大规模集成技术 摩尔定律:芯片上的晶体管数量每个18个24个月就会翻一番预测了芯片30年的发展。时钟频率 系统时钟决定数据传输和指令执行的速度或频率字长 字长决定与CPU的寄存器和总线的数据宽度高速缓存器(Cache) 高速缓存器越大,处理速度就越快。,指令集的复杂性 复杂指令集计算机(CISC) John Cocke, 1975研究成果 精简指令集计算机(RISC)流水线与并行处理 单处理器及流水线工作原理 多处理器及并行处理,4. 存储器内存与外存,内存-随机存储器,虚拟存储器,CMOS及只读存储器随机存储器(RAM):临时保存数据或指令, “掉电”则丢失数据。功能,容量(MB)与速度(纳
14、秒,一秒的十亿分之一)Grace Hopper与纳秒虚拟内存:使用磁盘存储器模拟内存只读存储器(ROM):保存一个称之为BIOS的小型指令集合(引导指令是永久的)CMOS:保存计算机系统配置信息比RAM保存的时间长,但又不象ROM那样不可修改即擦即用(Plug & Play ),各个不同部件之间怎样进行通信?,这涉及到总线。所谓总线,是一组连接各个部件的公共通信线。即各个有联系的部件不是单独地使用导线连接,而是一律连接到总线上,因此各部件间的通信关系变成面向总线的单一关系,所以总线是各部件共用的。总线英文为BUS。根据总线上传送信息的不同,分为地址总线(AB)、数据总线(DB)和控制总线(CB
15、)。 1. 地址总线:是CPU向内存储器或I/O接口传送地址信息的通路,它是单方向的,只能从CPU向外传送。 2. 数据总线:是CPU向内存储器或I/O接口传送数据的通路;反之也是从内存储器或I/O接口向CPU传送数据的通路。由于它可以在两个方向上往返传送数据,所以称为双向总线。 3. 控制总线:是CPU向内存储器或I/O接口传送命令信号以及接收来自外设向CPU传送状态的信号通路。,5. 数据传输,6. 输入输出,I/O在CPU和外围设备之间的通路包括了扩展总线,扩展槽,各种板卡及电缆。扩展槽 :提供一种连接大量外围设备的途径扩充插件板: 声卡,网卡, modem扩展接口:通常在扩充插件板上,
16、或计算机背板上电缆与连接器及其类型,引导过程,引导过程有下面六大步骤:1. 加电2。启动引导程序3。 自检4。加载操作系统5。 检查配置文件并对操作系统进行定制6。 准备读取命令和数据,背景或辅助信息1. 2. 计算机部件(www.tcm.org)3. 集成电路( 主板新技术( 内存技术( CPU(, , )7. RISC(archi.snu.ac.kr/course)8. 并行技术与流水线技术Prentium Pro(www.llnl.gov/liv_comp/parcomp)9. 故障排除 ( Valley/lakes/3553),作业,将本章的术语列出来,用自己的话对他们进行定义。对下表
17、划个X指明每种存储器的对应特点。,3. 按冯.诺依曼机的思想简要叙述一下微机的工作原理。,计算机软件基础计算机程序与计算机软件软件分类-系统软件和应用软件系统软件,包括操作系统,语言处理程序,数据库管理系统,网络通信管理程序等部分.应用软件,包括的面非常广,它包括用户利用系统软件提供的系统功能,工具软件和其他实用软件开发的各种应用软件.,3 计算机软件与多媒体,系统软件操作系统 Windows, DOS, ,OS/2, Mac OS - UNIX , VMS , MVS, Linux,XENIX实用工具 NORTON设备驱动程序语言软件C/C+,Java,Perl应用软件群件,套件,高产软件文
18、档制作软件字处理,桌面出版及网页创作软件 字处理软件 MS Word, Claris WordPerect, Lotus Word Pro 桌面出版软件 Quark Xpress, Adobe PageMaker, MS Publisher 网页创作软件 Ms Frontpage, Macromedia Flash图形软件图形与图像处理软件, 动画与视频 Adobe Photoshop, CorelDraw, 3D Max, Maya, Authorware演示软件 MSPowerPoint , Lotus Freelance Graphics,数值分析软件电子表格,图表包, 统计包电子表格-
19、MS Excel , Lotus 1-2-3 ,图表及 统计软件-SPSS, Data Desk, 数据管理软件数据库管理软件,本地搜索引擎数据库管理软件 MS Access , Claris File Maker Pro Oracle 7,IBM DB2本地搜索引擎软件 ForeFront , Symantec FastFind信息与参考软件 百科全书, 地图与旅游安排软件互连软件 通讯软件, 远程控制软件, 电子邮件软件通讯软件 :一般已嵌入各种微机操作系统远程控制软件 Procomm Rapid Remote, ReachOut电子邮件软件 Qualcomm Eudora, MS Out
20、LookWeb浏览器 MS Internet Explorer, Netscape Navigator教育培训软件,亦称教娱软件The Learning Companys Reader Rabbit娱乐性软件 游戏软件, 模拟软件,电子宠物,账目与财务软件 个人财务软件, 小型商务账目软件商务软件 横向市场软件,纵向市场软件,软件系统一览表:,多媒体多媒体应用软件多媒体创作工具超文本与超媒体超文本(hypertext): 互相链接的文档超媒体 多媒体的超文本类型多媒体设备Intel MMX技术,背景或辅助信息1. 操作系统, , 2. 共享软件 , www.shareware.org3. 选购
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