計算機組成與工作原理電子教案第4章.ppt

1、主 編 劉曉川,計算機組成與工作原理 電子教案,中等職業(yè)學校教學用書（計算機技術專業(yè)）,第4章 使用軟件控制計算機工作,4.1 計算機語言與軟件 4.2 計算機軟件執(zhí)行過程與設計方法,4.1 計算機語言與軟件,4.1.1 計算機語言 程序設計語言一般可分為機器語言、匯編語言和高級語言三類。 (一) 機器語言 機器語言是計算機的中央處理器可以直接識別并執(zhí)行的語言。機器語言是以0或1二進制代碼表示的指令集合，其特點是程序執(zhí)行效率高，但通用性差，直觀性差，并且難懂、易錯。 (二) 匯編語言 匯編語言是用較直觀、容易記憶和書寫的助記符表示二進制指令的操作碼及操作數，又稱作符號語言。匯編指令與機器指令基

2、本上是一一對應的。 (三) 高級語言 高級語言是獨立于具體的計算機硬件、接近于人類的自然語言（英語）和數學語言符號的程序設計語言。用高級語言編寫的程序稱作源程序，計算機不能直接識別和執(zhí)行，必須經過語言處理程序翻譯成機器語言程序（又稱作目標程序），才能為計算機所執(zhí)行，有兩種翻譯方式：編譯方式和解釋方式。,4.1 計算機語言與軟件,4.1.2 計算機軟件 (一) 指令和程序的概念 1指令 指令是由二進制代碼表示的、能使計算機完成某一基本操作的命令。一種計算機所能識別并執(zhí)行的全部指令的集合稱作該種計算機的指令系統(tǒng)。 計算機指令一般由操作碼和操作數兩部分組成 。 2程序 計算機程序是一組精確地告訴計算

3、機執(zhí)行什么操作和什么時候執(zhí)行操作的連續(xù)指令集，由于各項任務的復雜程度和時間長度存在差異，因此計算機程序的大小也各不相同。 馮.諾依曼型計算機的工作原理就是“存儲程序和程序控制”。為了完成某一特定的任務，首先將編寫好的程序以及程序運行所需的數據通過輸入設備輸入到計算機中并存儲在存儲器中，然后在程序控制下逐條執(zhí)行程序中的每條指令。,4.1 計算機語言與軟件,(二) 軟件的概念及分類 軟件是指計算機運行時所需的程序、數據及相關資料的總和。只有硬件而無軟件的計算機稱作“裸機”，它不能做任何工作?！奥銠C”與軟件相結合才能構成一臺完整的、可以進行正常工作的計算機系統(tǒng)。軟件的發(fā)展依賴于硬件作基礎，但軟件的發(fā)

4、展反過來又能促進硬件的發(fā)展，它們之間是相互依存、相互支持、在一定條件下又可以相互轉化的關系。 從計算機系統(tǒng)角度來看，軟件可分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類。,4.1 計算機語言與軟件,(1) 系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是指控制和協(xié)調計算機硬件及其外部設備、支持應用軟件的開發(fā)和運行的軟件。有了系統(tǒng)軟件，我們就不必直接和計算機硬件打交道，而是通過系統(tǒng)軟件來間接地使用計算機硬件資源，這樣不僅方便了用戶，而且提高了機器的工作效率。 系統(tǒng)軟件有操作系統(tǒng)、設備驅動程序等。 (2) 應用軟件 應用軟件是為了解決各種具體的實際應用問題而編制的程序。由于計算機應用領域廣泛，應用軟件的種類也特別多，常見的有科學計算程序、文字

5、處理軟件、計算機輔助教學軟件、計算機輔助設計軟件包（CAD）等。,4.2 計算機軟件執(zhí)行過程與設計方法,4.2. 1 解決問題的邏輯方法 在計算機中，為了解決一個問題，程序需要執(zhí)行一系列的步驟，這個解決問題的步驟序列就稱作算法，即算法是指解決問題的方法和步驟。 算法的目的是要將解決問題的方法與步驟的邏輯描述清楚，所以，表示算法的方法很多，常用表示方法有：文字描述、流程圖、偽代碼等。,4.2 計算機軟件執(zhí)行過程與設計方法,1使用文字描述表示算法 文字描述方式就是將算法的步驟與邏輯通過文字表達出來。使用文字描述算法符合人們的日常邏輯習慣，容易表達，但是，由于文字的多義性（尤其中文），這種表示方式容

6、易產生邏輯的歧義，而且不夠直觀。 例 “新生報到”的算法過程可描述如下：,S1憑通知書簽到。 S2繳納學費。 S3注冊學籍。 S4領取生活用品。 S5住宿、歸入班級。,4.2 計算機軟件執(zhí)行過程與設計方法,2使用流程圖表示算法 流程圖是指利用標準的圖形符號來描述程序處理的步驟，其特點是直觀易讀。使用流程圖表示算法直觀、清晰，因此在程序開發(fā)中被廣泛使用。流程圖包括一個基本符號集合，其中每個符號表示算法中指定類型的操作，如下表所示。,4.2 計算機軟件執(zhí)行過程與設計方法,說明在流程圖的圖形框中使用自然語言或數學符號填寫框中內容。 例描述夜間上網的年齡判別算法流程圖。,4.2 計算機軟件執(zhí)行過程與設

7、計方法,3使用偽代碼表示算法 偽代碼使用簡單易懂的語言符號表示算法，其優(yōu)點是可讀性好，程序細節(jié)表達清楚，并便于檢測、修復錯誤，相比流程圖更接近實際代碼。,4.2 計算機軟件執(zhí)行過程與設計方法,4.2.2 計算機程序解決問題的基本邏輯 (一) 順序結構 某些問題的解決算法是按順序進行的，即做完步驟A就順序做步驟B，順序結構如下圖所示，A步驟與B步驟之間必須按順序執(zhí)行。,4.2 計算機軟件執(zhí)行過程與設計方法,(三) 循環(huán)結構 重復執(zhí)行某些步驟的程序結構稱作循環(huán)結構。循環(huán)結構如下圖所示，當條件P成立時重復執(zhí)行步驟A，直到條件P不成立為止。,4.2 計算機軟件執(zhí)行過程與設計方法,4.2.3 計算機程序

8、的執(zhí)行過程 程序員使用高級語言，按照指定的語法和關鍵字編寫程序（源程序），然后使用高級語言開發(fā)環(huán)境提供的編譯器將源程序編譯成目標程序，交付用戶使用，如下圖所示。,4.2 計算機軟件執(zhí)行過程與設計方法,計算機程序的執(zhí)行過程都是類似的，即：程序運行后，由用戶輸入程序執(zhí)行必需的數據，程序處理該數據，最后將處理結果輸出到顯示器上顯示或通過打印機打印在紙上，這樣的執(zhí)行過程被稱作“輸入-處理-輸出”過程。 1輸入階段 輸入階段是計算機程序執(zhí)行的第一個階段，在該階段中，程序要求用戶通過計算機的輸入設備輸入程序執(zhí)行必需的數據。 2處理階段 在程序的處理階段，程序對用戶在輸入階段輸入的數據進行運算、處理。 3輸出階段 輸出階段一般是程序的執(zhí)行最后階段，在輸出階段中，計算機