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第 1 单元 程序与程序设计 到目前为止,我们已经有了丰富的使用软件的经验。
我们可以很自如的使用文字处理类软件写文章、制作版面精美的报刊;可以使用图片处理软件制作出创意新奇的宣传画;或者用画图软件描绘出自己设计的卡通人物等等;但是无论我们的使用计算机的经验多么丰富,我们一直都是处于一种“使用者”的层面上。
一直在使用或者说创造性的使用他人编制好的软件来解决问题。
是否思考过这些软件是如何工作的?如何编写的?我们也能自己写出帮助人们解决问题的“软件”吗? 就让我们也尝试一下“编写”程序,与计算机做更进一步的“交流”。
第 1 课 理解程序与程序设计 要开始学习编写计算机“程序”了!很兴奋吧! 提到“程序”,你是否能够理解什么是程序?“程序”在计算机系统中具有什么样的意义和价值?学习目标:1. 认识计算机组成的逻辑结构;2. 认识计算机中数据的表示方法;3.了解什么是程序;4. 了解什么是程序设计;5. 了解计算机语言的发展。
学习过程:一、计算机系统再认识 我们非常清楚的知道一个完整的计算机系统包括“硬件系统”和“软件系统”两大部分。
二者是不可分割的,没有软件系统,硬件就是一堆“废物”;没有了硬件,软件也只是无所依托的“符号幽灵”。
1.计算机组成的逻辑结构 就计算机的硬件系统而言,当今计算机的基本结构仍然是冯诺依曼结构。
冯.诺依曼Von Neumann是美籍匈牙利数学家,这位伟大的人物在 1946年提出了关于计算机组成和工作方式的基本设想。
到现在为止,尽管计算机制造技术已经发生了极大的变化,但是就其体系结构而言,仍然是根据他的设计思想制造的。
而冯.诺依曼也因其对计算机领域的卓绝贡献而被称为“计算机之父”。
冯诺依曼设计思想可以简要地概括为以下三点:(1)计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大基本部件。
如图 1-1 所示。
(2)计算机内部应采用二进制(0,1)来表示指令和数据。
(3)将编好的程序送入内存储器中,然后启动计算机工作,计算机勿需操作人员干预,能自动逐条取出指令和执行指令。
图 1-1 计算机的逻辑组成图 冯诺依曼设计思想最重要之处在于明确地提出了“程序存储”的概念,他的全部设计思想实际上是对“程序存储和程序控制”概念的具体化。
迄今为止,计算机的工作原理仍然采用存储程序和程序控制原理,计算机一系列的工作是根据指令功能控制程序的执行来完成的。
2.计算机中数据的表示方法 由组成计算机硬件电路的特性决定,计算机中的数据由 0,1 两个二进制数表示。
现代计算机不仅处理数值领域的问题, 而且处理大量非数值领域的问题。
这样一来,必然要引入文字、字母以及某些专用符号,以便表示文字语言、逻辑语言等信息。
那么,一个数字或者一个字符在计算机中具体是如何表示的呢? 目前国际上普遍采用的字符系统是 ASCII 码美国国家信息交换标准字符码。
ASCII 码规定 8 个二进制位的最高一位为 0余下的 7 位可以给出 128 个编码表示 128 个不同的字符。
其中 95 个编码对应着计算机终端能输入并且可以显示的 95 个字符打印机设备也能打印这 95 个字符如大小写各 26 个英文字母0—9 这 10 个数字符通用的运算符和标点符号+-/gt=lt 等等。
另外的 33 个字符其编码值为 0—31 和 127则不对应任何一个可以显示或打印的实际字符它们被用作控制码控制计算机某些外围设备的工作特性和某些计算机软件的运行情况。
3.指令、程序和软件 指令是计算机要执行的一种基本操作命令,是对计算机进行程序控制的最小单位。
程序是一组指令序列,并取以文件名,称为程序文件。
计算机的工作原理是先将需要执行的程序从外存中读入内存,由 CPU 负责逐条读取指令,然后再执行,直到遇到结束指令。
软件是指计算机程序及其有关的文档,它可以分为系统软件和应用软件两大类。
系统软件是负责管理、控制、维护、开发计算机的软硬件资源,提供用户一个便利的操作界面和提供编制应用软件的资源环