C语言程序设计教程课件07662-7第1章节基本概念.pptVIP

第1章 基本概念 计算机的结构概述 程序设计语言 C语言的发展及特点 C语言标准库函数 软件危机与结构化程序设计 程序设计步骤 初识C语言程序 C语言程序的开发过程 1.1 计算机的结构概述 运算器 存储器 控制器 输入/输出设备（I/O） 1.1 计算机的结构概述 计算机自诞生以来，其结构都统称为冯·诺依曼（John von Neumann，1903—1957）结构。冯·诺依曼结构计算机的核心思想是“存储程序”的概念。传统的冯·诺依曼计算机是以运算器为中心的。近几年来，现代的计算机已转化为以存储器为中心，如图所示，图中实线为控制线，虚线为反馈线，双线为数据线。 以存储器为中心的计算机结构 1.1.1 运算器 运算器部件是计算机的数据加工部件，其首要功能是完成对数据的算术和逻辑运算，由其内部的算术与逻辑运算部件（ALU）承担。它在给出运算结果的同时，还给出结果的某些特征，如是否溢出，有无进位，结果是否为零、为负等。 运算器的第二项功能是暂存将参加运算的数据和中间结果，由其内部的一组寄存器承担。这些寄存器可被汇编语言直接访问与使用，某些高级语言如C语言也可直接访问与使用这些寄存器。 运算器通常还作为处理机内部传送数据的重要通路。 1.1.2 存储器 存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机的存储器可分为两大类：一类叫内部存储器（简称内存或主存）；另一类叫外部存储器（简称外存）。 主存储器包括存储体、各种逻辑部件及控制电路等。存储体由许多存储单元组成。由于ASCII码和汉字内码都是按8位来制定的，所以，在微型机系统中，不管是8位机、16位机还是32位机，都是以8位二进制作为一个字节，两个字节则作为一个字，此外还有双字。与此对应，微型机系统中的内存也是以8位作为一个单元。一个存储单元可存储一串二进制代码，这串二进制代码称为一个存储字，这串二进制代码的个数叫做存储字长。 我们赋予每个存储单元一个编号，叫做存储单元的地址号。内存的工作方式就是按存储单元的地址号来实现对存储字各位的存（写入）、取（读出）。这种存取方式叫做按地址存取，所以内存也叫做按地址访问存储器（简称访存）。 内存的存储特性是：即使电源只是瞬间断开，也会使原有的指令和数据丢失；信息存入存储单元后，可以被反复取出，也可以被多次覆盖。 1.1.3 控制器 控制器是计算机组成的神经中枢，由它指挥全机各部件自动、协调地工作。控制器主要由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成。控制器的主要功能如下： 从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中的位置。 对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。 指挥并控制CPU、内存和输入/输出设备之间数据流动的方向。 1.1.4 输入/输出设备（I/O） 输入设备和输出设备统称I/O设备，又称做外部设备。输入设备用来将原始数据转换为计算机能识别的信息并存入存储器，常见的有键盘、鼠标等；输出设备则将计算机运算结果转换为人们需要的形式输出，常见的输出设备有打印机、显示器等。 I/O系统包括各种外部设备及相应的接口。每一种设备都是由I/O接口与主机相连的，它接受控制器发出的各种控制命令完成相应的操作。因此，设备管理是操作系统的一个重要组成部分。I/O是计算机系统中较复杂的部分，是与具体系统密切相关的，而且几乎没有一个系统具有与另一个系统同样的I/O结构。 1.2 程序设计语言 机器语言 汇编语言 高级语言 1.2.1 机器语言 世界上第一台电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）于1946年2月在美国宣告诞生。此后的几年里，人们只能用机器语言也就是二进制代码编写程序。当时，计算机的机器指令都设计成“三地址形式”，一条指令中含有三个内存地址，例如： （0110） 048 2000 2001 2002 表示内存0110号单元内存放了一条机器指令： 048 2000 2001 2002 该指令命令计算机执行编号为048这个“操作”（不妨假设为某计算机的加法操作）。于是，这条指令的具体含义是“把分别存放在2000号和2001号单元的数据相加，其和存放到2002号单元中”。 可见，机器指令难于记忆和掌握，编写程序耗时费力，程序易错难改。而且，不同型号的计算机其机器语言往往互不相同，按某种机器语言编写的程序，只能用于这种型号的计算机。这就是所谓的机器语言的不可移植性。 1.2.2 汇编语言 为提高编写程序的效率，人们设想把程序设计中的部分工作交给计算机去完成。这种努力的初步成果是汇编语言的产生。 汇编语言用一种简单而又形象的符号来代替繁琐的机器码，并称这些符号为助记符