计算机文化基础-204版课件第章

第一章

计算机与基础基础知识重点内容拓展知识小结物理团学学风建设部1.1

计算机概述本节内容以

为主计算机的定义计算机的特点电子计算机的产生电子计算机的发展计算机的类型计算机的用途物理团学学风建设部1.1.1

计算机的定义与特点目前所说的计算机或电子计算机，其全称为电子数字计算机。计算机是一种能够按照人们事先编写的程序连续、自动地工作，并能对输入的数据信息进行加工、处理、、传送的高速电子设备。1．计算机的定义物理团学学风建设部☞

运算速度快☞

计算精度高☞

具有

和逻辑判断能力☞

具有自动控制能力☞

可靠性高，通用性强2．计算机的特点物理团学学风建设部1.1.2 电子计算机的发展1．电子计算机的产生1946年2月，电子数字积分计算机（ENIAC）在宾夕法尼亚大学研制成功，它是世界上第一台电子计算机，这台计算机共使用了18000多只电子管，1500个继电器，耗电150千瓦，占地面积约为170平方米，重30吨，每秒钟能完成5000次加法或400次乘法运算。物理团学学风建设部1.1.2

电子计算机的发展电子计算机的发展第一代计算机（1946—1953年）：电子管计算机第二代计算机（1954—1963年）：晶体管计算机第三代计算机（1964—1966年）：中、小规模集成电路计算机第四代计算机（1967年至今）：大规模、超大规模计算机第五代计算机：智能电子计算机第六代计算机：神经网络计算机物理团学学风建设部1.1.2

电子计算机的发展3．未来计算机的发展趋势多极化随着集成度越来越高，所能完成的功能越来越强，也使得计算机微型化的进程和普及率越来越快。同时大型机、巨型机也得到了飞速的发展，特别是注重运算速度和提倡综合应用的多

计算机已经被广泛应用。网络化计算机网络的发展水平已成为衡量国家现代化程度的重要指标，在社会经济发展中发挥着极其重要的作用。多多化计算机则集多种 信息的处理功能于一身，实现了图、文、声、像等各种信息的收集、 、传输和编辑处理智能化智能化是让计算机能够模拟人类的智力活动，如学习、感知、理解、判断、推理等能力，是未来新一代物计理算团机学的学特风征建设之部一1.1.2

电子计算机的发展未来计算机的新技术光计算机光计算机是利用光作为载体进行信息处理的计算机，其运算速度比普通的电子计算机快1000倍。DNA计算机DNA计算机的工作原理是以瞬间发生的化学反应为基础，通过和酶的相互作用，将反应过程进行分子编码，将问题以新的DNA编码形式加以解答。生物计算机人类可以利用遗传工程技术，仿制出这种蛋白质分子，用来作为元件制成计算机。科学家把这种计算机称为生物计算机。高速超导计算机超导计算机是利用超导技术生产的计算机及其部件，超导开关器件的开关速度，已达到皮秒（ps，10-12秒）级的高水平，比集成电路要快几百倍。研究中的量子计算机量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。物理团学学风建设部1.1.3

计算机的分类超

级

计

算

机大

型

计

算

机小

型

机

与

工

作

站台式机与笔记本电脑平板电脑与掌上电脑电

脑

化物理团学学风建设部1.1.3

计算机的分类1．超级计算机超级计算机也称为巨型机，通常是由数百至数千甚至器（机）组成的，是计算机

能最强、运算速度最快、的处理容量最大的一类计算机。其基本组成组件与个人计算机的概念无太大差异，但规格与性能则强大许多，是一种超大型电子计算机。是一个国家科研实力的体现，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。2013年，中国国防科技大学研制的“天河二号”超级计算机，以每秒33.86千万亿次的浮点运算速度成为全球最快的超级计算机。

“天河二号”现在正在国家超级计算广州中心服役，占地700多平方米，共有170个大柜子。物理团学学风建设部1.1.3

计算机的分类2．大型计算机大型计算机使用

的处理器指令集、操作系统和应用 ，主要用于保险公司和银行等大型公司

。大型机体积大、功能强，但往往缺乏灵活性，大多数大型计算机系统只能处理一组特定的任务。例如，在交通管理部门中，大型计算机系统也许只

、车辆和驾驶执照等信息，而很少或不处理其他任务。中国组的大型计算机物理团学学风建设部1.1.3

计算机的分类3．小型机与工作站小型机是指采用8～32个处理器，性能和价格介于PC服务器和大型主机之间的一种高性能64位计算机。小型机通常采用RISC（精简指令集）处理器，运行UNIX操作系统，主流品牌有IBMP、HP9000、ALPHA、SUN等，一般用于电信计费、银行 、铁路调度、电力调度等企业级客户的关键业务。工作站（Workstation），是一种以个人计算机和分布式网络计算机为基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究、 开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。物理团学学风建设部1.1.3

计算机的分类4．台式计算机与笔记本电脑台式计算机与笔记本电脑都属于个人计算机（ al

Computer）。台式计算机也称台式机，其主机、显示器等设备一般是相对独立的，需

要放置在电脑桌或者专门的工作台上，相对于笔记本电脑来说，台式计算机

的体积大，如图1-10所示。NoteBook，俗称笔记本电脑，又

称手提计算机，是一种小型、可携带的个人计算机，通常质量为1～3千克。物理团学学风建设部1.1.3

计算机的分类5．平板电脑与掌上电脑平板电脑也称为平板计算机，是一种小型、方便携带的个人计算机，以触摸屏作为基本的输入设备，用户可以通过内建

写识别、屏幕上的软键盘、语音识别或者一个真正的键盘（如果该机型配备的话）进行操作。掌上电脑，即PDA，又称为个人数字助理，主要提供记事、通讯录、名片交换及行程安排等功能。它同样有CPU、

器、显示以及操作系统等。物理团学学风建设部1.1.3

计算机的分类6．电脑

化电脑化包括 屏幕的电脑化、 键盘的电脑化、

的电脑化和

应用的电脑化。从苹果到诺基亚、摩托罗拉、HTC、三星等知名品牌不断推出的智能 的新品，越来越多

机将具备计算机功能，有些 已经赶上甚至超过一些计算机产品了。如果说苹果重新定义了，点燃了电脑化的星星之火的话，那么谷歌安卓操作系统的走俏，则让其在全球范围内燎原。物理团学学风建设部1.1.4

计算机的用途科学计算数据处理实时控制人工智能办工自动化计算机辅助设计网络应用物理团学学风建设部重点内容计算机系统的组成数制及其转换计算机的编码物理团学学风建设部1.2

计算机系统的基本结构冯•

模型计算机系统的组成物理团学学风建设部1.2.1

冯•

模型冯•

计算机的基本特征：采用二进制数表示程序和指令；能

程序和数据，并能自动控制程序的执行。具备运算器、控制器、器、输入设备和输出设备5个基本部分。物理团学学风建设部1.2.2

计算机系统的组成物理团学学风建设部1.2.2

计算机系统的组成1．计算机硬件系统（1）计算机硬件组成物理团学学风建设部1.2.2

计算机系统的组成1．计算机硬件系统（2）计算机的工作原理物理团学学风建设部1.2.2

计算机系统的组成2．计算机

系统计算机（Software）是计算机中可运行的全部程序的总称，它包括可在计算机上运行的程序，还包括与这些程序相关的技术文档。在计算机系统中硬件是运行的物质基础，是硬件功能的扩充与完善，没有

的发挥，因此的支持，硬件的功能不可能得到充分是使用者与计算机之间的桥梁。物理团学学风建设部1.2.2

计算机系统的组成2．计算机

系统（1）

概述是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。

并不仅仅包括可以在计算机上运行的程序，与这些程序相关的文档一般也被认为是 的一部分。简单地说

就是程序加文档的集合体。提供了用户与硬件之间的接口界面。用户主要是通过与计算机进行交流。是计算机系统设计的重要依据。一般要满足如下几个条件：①程序运行时，能够满足功能要求且达到规定的性能指标。；②程序能处理信息的数据结构。；③能提供描述程序功能需求以及程序如何操作和使用的文档。可以认为：

=计物理算团机学学程风序建设+部文档资料。1.2.2

计算机系统的组成2．计算机（2）系统分类一般来讲， 被划分为系统应用。物理团学学风建设部1.3

微型计算机系统微型计算机的结构微型计算机的硬件组成微型计算机的主要性能指标物理团学学风建设部1.3.1

微型计算机的结构1．主机主机指计算机用于放置主板及其他主要部件的容器。通常包括CPU、内存、硬盘、光驱、电源以及其他输入/输出控制器和接口，如USB控制器、显卡、网卡、声卡

等。位于主机箱内的部件通常称为内设，而位于主机箱之外的通常称为外设。物理团学学风建设部1.3.1

微型计算机的结构2．外设外部设备简称“外设”，是指连在计算机主机以外的硬件设备。对数据和信息起着传输、转送和的作用，是计算机系统中的重要组成部分。按照功能的不同，大致可以分为输入设备（如键盘、鼠标等）、显示设备（如显示器、投影仪）、打印设备（如打印机、绘图仪）等。物理团学学风建设部1.3.2

微型计算机的硬件组成微型计算机硬件仍可分为控制器、运算器、 器、输入设备与输出设备。但控制器和运算器已集成在同一单元，即

处理器（CPU）。1．CPU，其英文全称是（1）CPU定义CPU作为处理数据和执行程序的

Central

Processing

Unit，即处理器，也称为微处理器，是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算 和控制

。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机中的数据。主要包括运算器和控制器两大部件。此外，还包括若干个寄存器和高速缓冲器以及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。它与器和输入/输出设备合称物为理电团学子学计风建算设机部三大部件。1.3.2

微型计算机的硬件组成（2）CPU的基本结构CPU中除了包括运算器和控制器外，还集成有寄存器组和高速缓冲存储器。（3）CPU的工作原理CPU的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程：进入工厂的原料（程序指令），经过物资分配部门（控制单元）的调度分配，被送往生产线（逻辑运算单元），生产出成品（处理后的数据）后，再 在仓库（单元）中，最后等着拿到市场上去卖（交由应用程序使用）。在这个过程中，从控制单元开始，CPU就开始了正式的工作，中间的过程是通过逻辑运算单元来进行运算处理，交到

单物理元团代学学表风建工设作部的结束。物理团学学风建设部1.3.2

微型计算机的硬件组成（4）微处理器产品简介微处理器最早诞生于1971年，至今已经历六个阶段。第一阶段（1971—1973年）是4位和8位低档微处理器时代。第二阶段（1974—1977年）是8位中高档微处理器时代。第三阶段（1978—1984年）是16位微处理器时代。第四阶段（1985—1992年）是32位微处理器时代。第五阶段（1993—2005年）是奔腾（Pentium）系列微处理器时代。第六阶段（2005年至今）是酷睿（Core）系列微处理器时代。1.3.2

微型计算机的硬件组成（5）中国自主研发的微处理器龙芯 计算所自主研发的通用CPU，采用简单指令集，类似于MIPS（单字长定点指令平均执行速度）指令集。龙芯1号的频率为266MHz，最早在2002年开始使用。龙芯2号的频率最高为1GHz。龙芯3A是首款国产

4核处理器，其工作频率为900MHz～1GHz。龙芯3A的峰值计算能力达到16GFLOPS（FLOPS即每秒所执行的浮点运算次数）。龙芯3B是首款国产

8核处理器，主频达到1GHz，支持向量运算加速，峰值计算能力达到128GFLOPS，具有很高的性能功耗比。物理团学学风建设部1.3.2

微型计算机的硬件组成2．

器（1）器概述器（Memory）是计算机系统中的 设备，主要功能是用来 程序和各种数据，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。构成器的

介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。物理团学学风建设部1.3.2

微型计算机的硬件组成（2）主主器器简称主存，是计算机硬件的一个重要部件，其作用是存放指令和数据，并能由 处理器（CPU）直接随机存取数据。微机的主存主要采用半导体 器，其体积小，、功耗低，、工作可靠，、扩充灵活。①

随机读写 器（RAM）。随机 器又称为内存，表示既可以从中

数据，也可以写入数据。当机器电源关闭时，存于其中的数据就会丢失。其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部

器交换的数据②只读器（ROM）。只读器的信息是由制造厂家一次写入并保存，用于存放某些固定的程序和数据，如部分系统引导程序、BIOS系统、系统程序、系统检测程序等，ROM中的程序不能重写或修改，也不会因断电而。物理团学学风建设部1.3.2

微型计算机的硬件组成（3）高速缓冲 器（Cache）Cache也是人们经常遇到的概念，它位于CPU与内存之间，是一个读/写速度比内存更快的 器。当CPU向内存中写入或读出数据时，这个数据也被存储进高速缓冲 器中。当CPU再次需要这些数据时，CPU就从高速缓冲

器 数据，而不是 速度较慢的内存，当然，如需要的数据在Cache中没有，CPU会再去 内存中的数据。物理团学学风建设部1.3.2

微型计算机的硬件组成（4）外

器外 器简称外存，属于外部设备。①

硬盘

②

U盘③光盘物理团学学风建设部1.3.2

微型计算机的硬件组成3．主板主板（Main

Board），又称主机板、母板或系统板，是安装在机箱内最大的一块矩形电路板，在上面安装有微机的主要电路系统。可以说，主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次，主板的性能影响着整个微机系统的性能。物理团学学风建设部1.3.2

微型计算机的硬件组成电源计算机电源是一种安装在主机箱内的封闭式独立部件。微机电源为主机内各部件和各外设提供电源，包括为CPU、硬盘、光驱等主机内设备提供电源。输入输出设备输入/输出（I/O）设备又称外部设备或

设备，简称外设。输入设备用来将数据、程序、控制命令等转换成二进制信息，存入计算机内存；输出设备将计算机处理后的结果输出。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。常用的输出设备有显示器、

等。物理团学学风建设部用户与硬件软件之间的关系计算机硬件用

户应用

系统

物理团学学风建设部1.3.3

微型计算机的主要性能指标微机的性能由它的系统结构、指令系统、硬件组成、配置等多方面的因素综合决定。可以从下面几个指标来评价计算机的性能：字长容量运算速度主频外部设备外部接口配置可靠性物理团学学风建设部1.4

数制与计算机编码数制的概念二进制的特点不同数制间的转换信息的

单位信息的表示形式物理团学学风建设部1.4.1

数制的概念数制又称计数制或进位制，是指用一组固定的数字符号和

的规则表示数的方法。比如常用的十进位计数制，简称十进制，是按照

“逢十进一”的原则进行计数的。进位计数制的特点是表示数值大小的数码与它在数中所处的位置有关。一种进位计数制包含一组数码符号以及3个基本要素：数位、基数和位权。☞数码：用不同的数字符号来表示一种数制的数值，这些数字符号称为“数码”。如十进制中的0～9这些数字符号。☞数位：数码在一物理个团数学学中风建所设部处的位置。1.4.1

数制的概念☞基数：在计数制中，每个数位（数字位置）所用到的不同数字的个数叫做基数。在基数为R的计数制中，包含0，1，…，R-1共R个数字符号，进位规律是“逢R进一”，称为“R进位计数制”，简称“R进制”。例如：十进制中，每个数位上可以使用0，1，2，3，4，5，6，7，8，9共10个数码，所以十进制数的基数是10。☞位权：在某一种进位计数制表示的数中，用来表明不同数位上数值大小的一个固定常数，即是位权。不同数位有不同的位权，某一个数位的数值等于在这个数位上的数码乘上与该位对应的位权。R进制的位权是R的整数次幂。一般情况下，对于R进制数，整数部分第i位的位权是Ri-1，而小数部分第i位的位权为R-i。例如，十进制的位权是10的整数次幂，其个位的位权是100，十位的位权是101。十进制数345.67可以表示为：(345.67)10=3×102＋4×101＋5×100＋6×10-1＋7×10-2一个数的数值大小就等物于理团它学的学风各建位设数部码乘以相应位权的总和。物理团学学风建设部1.4.1

数制的概念在计算机中常见的计数制有二进制、八进制、十进制和十六进制。1.十进制数的特点：⑴由十个数码0

~

9组成⑵基数是十，逢十进一⑶小数点左边从右至左其各位的位权依次是：100、101、102、103等等，小数点右边从左至右其各位的位权依次是：10-1、10-2、10-3等等.例如:十进制数123.45可以表示为：(123.45)10=1×102＋2×101＋3×100＋4×10-1＋5×10-2物理团学学风建设部1.4.1

数制的概念2.二进制数的特点：⑴由两个数码0

、1组成⑵基数是2，逢二进一⑶小数点左边从右至左其各位的位权依次是：20、21、22、23等等，小数点右边从左至右其各位的位权依次是：2-1、2-2、2-3等等.例如:二进制数11.01可以表示为：(101.011)2=1×22+0×21+1×20+0×2−1+1×2−2+1×2−31.4.1

数制的概念八进制数的特点：⑴由八个数码0~

7组成⑵基数是8，

进一⑶小数点左边从右至左其各位的位权依次是：80、81、82、83等等，小数点右边从左至右其各位的位权依次是：8-1、8-2、8-3等。例如：八进制数235.71可以表示为：(235.71)8=2×82＋3×81＋5×80＋7×8-1＋1×8-2十六进制数的特点：⑴由十六个数码0

~

9和A

~

F组成⑵基数是16，逢十六进一⑶小数点左边从右至左其各位的位权依次是：160、161、162等等小数点右边从左至右其各位的位权依次是：16-1、16-2等。例如：十六进制数23A.D1可以表示为：(23A.D1)16=2×162

＋

3×161

＋10×160＋13×16-1＋1×16-2物理团学学风建设部1.4.1

数制的概念表1-1

计算机中常用的各种进制数的表示进位制二进制八进制十进制十六进制规则逢二进一进一逢十进一逢十六进一基数281016数码0，10，1，2，3，4，5，6，70，1，2，3，4，5，6，7，8，90，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F权2i8i10i16i表示符号BO物理团学学风建D设部H1.4.1

数制的概念表1-2

四种计数制表示数的关系二进制01101110010111011110001001101010111100110111101111八进制01234567101112十进制123456789101112十六进制56789ABCDEF物理团学学风建设部1.4.2

二进制的特点优点二进制只需用两种状态表示数字，容易实现二进制的一个数位正好对应计算机介质的一个信息记录点。二进制的运算规则简单0+0=00+1=11+0=11+1=100×0=00×1=01×0=01×1=1用二进制容易实现逻辑运算用二进制表示数据

能力强，可靠性高物理团学学风建设部1.4.2

二进制的特点2．弱点二进制主要的弱点是表示同样大小的数值时，其位数比十进制或其他数制多得多，难写难。为了解决这个问题，在计算机的理论和应用中还人们通常使用两种辅助的进位制——八进制和十六进制。二进制的三3个数位正好记为八进制的一1个数位，这样，八进制数字长度就只有二进制的三分之一，与十进制记的数长度差不多。十六进制的一1个数位可以代表二进制的四4个数位。物理团学学风建设部1.4.3

不同数制间的转换非十进制数十进制数二、八、十六进制之间的转换非十进制数十进制数物理团学学风建设部物理团学学风建设部非十进制数转换为十进制位权法：把各非十进制数按权展开求和示例：（1011.01)2

=

1×23＋0×22＋

1×21＋1×20＋0×2-1＋1×2-2=11.25（345.21)8

=

3×82＋4×81＋5×80＋2×8-1

＋1×8-2=229.265625（3A.2C)16

=

3×161＋

10×160＋2×16-1＋12×16-2=58.1718751.4.3

不同数制间的转换2．十进制数转换为非十进制数(1)整数的转换：除以基数取余法，结果由下而上排列示例：把十进制数100转换为二进制数2

1002

502

252

122

62

32

1余数结果0010010计算结果：(100)10=(1100100)

2物理团1学学风建设部1.4.3

不同数制间的转换2．十进制数转换为非十进制数(2)小数的转换：乘以基数取整法、结果由上而下排列示例：把十进制数0.375转换为二进制数0.375╳20.750整数=0╳21.50整数=1╳21.0整数=1小数值=0计算结果：物理(0团.学3学7风5)建1设0=部(0.011)21.4.3

不同数制间的转换1.4.3

不同数制间的转换八进制3．二进制数与八进制数的转换整数从右向左三位并一位小数从左向右三位并一位二进制一位变三位(011

001

010 011

.

110

100)2(

3

1

2

3

.

6 4

)8(

7

1

5

3

.

2

5)8(111

0物01理团学1学01风建设0部11

.

010

101)2示例：1.4.3

不同数制间的转换)16(

1

C

D

.

5

4(

3

A

1

.

4E)161110)2(0011

1010

0001

.

0100物理团学学风建设部4．二进制数与十六进制数的转换整数从右向左四位并一位小数从左向右四位并一位二进制

十六进制一位变四位示例：

(0001

1100

1101

.

0101

0100)21.4.4

信息的

单位相关概念位（bit）：在计算机内，二进制位是数据的最小单位。字节（byte）：8位二进制位称为一个字节。字（word）与字长：计算机运算器可以一次读入进行处理的一个二进制数，称为一个字；它的最大位数，称为字长。单元 的过程，是以字单元的最小长度是一个字节。（4）编址：编址对计算机节为单位进行的，即一个为了便于管理，对每个单元给定一个

单元号，称为 单元的地址。（5）内容：存放在地址单元内的数据。地址和内容是两个不同的概念，如同宿舍房号与宿舍内住的人是不同的概念一样。但地址和内容都是用二进制数来表示的。物理团学学风建设部2．

容量1B

=

8b

(B—字节Byte

b—位bit)1KB

=

210B=1024B1MB

=210KB=1024KB=1048576B1GB

=

210MB=1024MB=1024×1024KB=

1048576KB=1073741824B1.4.4

信息的

单位……物理字团学，学风字建设长部位字节（8位）210=

1024，是两个相邻的

容量单位之间的数量级。1.4.5

信息的表示形式十进制数字的编码ASCII码汉字编码物理团学学风建设部1.4.5

信息的表示形式编码格式：信息

在计算机上，被表示为各种数据：数值、字符、图像、动画、音频、

的二进制数据等，这些数据需要遵守共同的约定规则来表示，这种约定用何种规则表示字符、数的方式叫做编码格式。字、图像、动画、音频、1．十进制数字的编码在计算机中，为了精确的和运算十进制数，可用若干位二进制数码来表示一位十进制数，称为二进制编码的十进制数，简称二-十进制代码（BCD码）。其中8421码是最常用的一种，即各位的位权由 到低位分别是8、4、2、1，方便了编码和 的运算操作。例如，若用8421BCD码表示十进制数2365就可以直接写出结果(0010

0011

0110

0101)8421BCD物理团学学风建设部2.ASCII码ASCII码，即信息交换标准码（American

StandardCode

for

Information

Interchange），是对字母、数字、符号及计算机特殊控制字符编码为一一对应的二进制码。ASCII采用8位二进制码表示字符，最

值固定是0，只剩下7个二进位用于编码，因此ASCII中从0000000到1111111共有27

=128个编码可以表示128个标准字符。例如：字符“A”的ASCII码为:扩充码010000011.4.5

信息的表示形式物理团学学风建设部1.4.5

信息的表示形式汉字编码输入码通过键盘输入汉字用到的汉字编码即为输入码。显示字形码要在屏幕或在

上输出汉字，就需要用到汉字的字形信息。目前表示汉字字形的方法常用点阵字形法和矢量法。机内码汉字在计算机 、处理加工和传输时所用的由0和1符号组成的代码就是汉字机内码。一个汉字的机内码占两个字节。交换码汉字的输入码、字形码和机内码都不是唯一的，不便于不同计算机系统之间的汉字信息交换。为此我国制定了《信息交换用汉字编码字符集基本集》，即GB2312－80，提供了

的

息交换用汉字编码，称为物国理标团学码学。风建设部拓展知识程序与程序设计计算机中的物理团学学风建设部1.5

程序与程序设计程序与程序设计概述程序设计语言的发展物理团学学风建设部=计算机程序+文档资料1.5.1

程序与程序设计概述的配合进行工作的，硬件是附着在硬件上，指挥和控制硬计算机是依靠硬件和计算机系统的基础，件工作。那么， 是什么呢？计算机程序（

）文档资料安装说明书用户使用手册有关技术资料、服务信息等物理团学学风建设部计算机程序=一系列指令的集合那么

计算机程序呢？事实上，为了能让计算机解决实际问题并完成预定功能人们需要按照解题步骤和功能要求，从计算机的指令系统中选出相关的指令并进行编排(称为编程)，形成一组有序的指令集合。所以，计算机程序就是计算机为完成某一任务所必须执行的一系列指令的集合。1.5.1

程序与程序设计概述物理团学学风建设部1.5.1

程序与程序设计概述下面就是用于两个变量的值交换的一段程序：void

swap(int

m,

int

n){

int

temp;/*定义名叫temp的整型变量*/temp=m;

m=n;

n=temp;/*交换变量m和n的值*/}而用程序设计语言(也称计算机语言)来编写计算机程序的过程就叫程序设计。上面这段程序就是用C程序设计语言编写的。物理团学学风建设部1.5.2

程序设计语言的发展计算机程序设计语言经历了从机器语言、汇编语言到高级语言的发展历程。1GL2GL3GL4GL物理团学学风建设部1.5.2

程序设计语言的发展1.机器语言机器语言是计算机诞生和发展初期使用的语言。机器语言程序是由０和１的二进制代码按一定规则组成的并能被机器直接理解和执行的指令集合。例如，计算A=8+12的机器语言程序如下：10110000

00000111

:把8放入累加器A中00101100

00001100

:12与累加器A中的值相加，结果

仍放入A中11110100:结束，停机缺点：机器语言编写的程序不仅难读、难懂、难修改，而且不同机器使用的指令系统也不尽相同，所以现在已经没有人使用机器语言直接编程了。优点：编写的程序代码不需要翻译，因此占用空间少，执行速度快。物理团学学风建设部1.5.2

程序设计语言的发展2.汇编语言汇编语言开始于20世纪50年代初。为了克服机器语言的缺点，人们将机器指令的代码用英文助记符来表示，例如用ADD表示加、JMP表示程序跳转等。例如，计算A=8+12的汇编语言程序如下：MOV A,8

:把8放入累加器A中ADD A,12

:12与累加器A中的值相加，结果仍放入A中HLT

:结束，停机优点:汇编语言克服了机器语言难读、难懂的缺点，同时又保持了其编程质量高，占统 过程控制空间少，执行速度快的优点。故在编写系时，仍经常采用汇编语言。缺点:汇编语言仍然是面向机器的语言。使用汇编语言编程需要直接安排 ，规定寄存器和运算器的动作次序等。此外，不同计算机的指令长度、寻址方式、寄存器数目等都不一样，所以汇编语言程序的通用性较差。物理团学学风建设部1.5.2

程序设计语言的发展2.汇编语言汇编语言编写的程序(源程序)，必须经过汇编程序(一种语言处理程序)翻译成计算机所能识别的机器语言后，才能被计算机执行。汇编程序汇编语言源程序机器语言程序图

6.1

汇编语言源程序的执行过程物理团学学风建设部翻译1.5.2

程序设计语言的发展3.高级语言高级语言的表示形式近似于自然语言，对各种公式的表示近似于数学公式。而且，一条高级语言语句的功能往往相当于十几条甚至几十条汇编语言的指令，程序编写相对比较简单。因此，在工程计算、数据处理等方面，人们常用高级语言来编写程序。用高级语言编写的程序称为高级语言源程序，也不能直接执行，必须经过语言处理程序的解释或编译后才能执行。语言处理程序高级语言源程序机器语言程序图6.2物高理级团语学言学源风建程设序部的执行过程解释/编译1.5.2

程序设计语言的发展4.非过程化的程序语言人们称高级语言是第３代语言，其特点是面向过程。面向过程是指用户在程序中不但要说明解决什么问题，还要告诉计算机如何去解决。计算机技术的发展要求新一代的计算机语言能够根据用户说明的问题，智能化的去自动寻找解决方案，具有这种功能的语言称为第4代语言(Fourth－GenerationLanguage，4GL)。目前4GL尚未发展成熟，主要面向基于数据库应用的领域，还不适用于科学计算、高速实时系统和系统等的开发。物理团学学风建设部1.5.2

程序设计语言的发展FORTRAN语言第一个高级程序设计语言，主要用于科学计算。目前在工程应用领域，FORTRAN仍然被广泛使用。COBOL语言主要用于商业数据处理。COBOL语言曾经使用非常广泛，20世纪70COBOL年代近一半的程序是用COBOL语言编写的。当前，在商业领域，语言仍然占有重要席位。3.BASIC语言由于简单易学，BASIC语言曾得到了广泛普及。目前已经取代BASIC的Visual

Basic和Visual

Basic.

NET仍然使用BASIC的语法结构。4.PASCAL语言PASCAL语言结构小巧、语法严谨、数据类型丰富，曾经是世界范围的计算机专业教学语言。20世纪80年代，随着C语言的流行，PASCAL了。目前，在商业上仅有Borland公司仍在开发基于PASCAL语言系统的Delphi，它使用了面象团学与组设部件的概念，主要用于开发软件。1.5.2

程序设计语言的发展5.C与C++语言Ｃ是由 贝尔

于1972年设计开发的，当时主要用于编写UNIX操作系统。后来由于其功能丰富、使用灵活、执行速度快、可移植性强，迅速成为最广泛使用的程序设计语言之一。C语言既可以用来开发系统 ，也可以用来开发应用，应用领域很广泛。例如， 广泛使用的计算机辅助设计AutoCAD、数学

系统Mathematica等，以及许多语言编译系统本身，其系统系统开的全部或部分都是用C语言开发的。C语言已经成为最重要的发语言之一。对C语言进行了扩充，加入了面C++。目前，C++已经成为应用最广的面象的概念，象程序1980年，贝尔并于1983年改名为设计语言。公司的VisualC++和Borland公司的C++Builder是C++语言最常用的开发工具，利用这些开发工具，可以高效率的开发出复杂的Windows应用程序。出现的C#语言使用了C++的语法和语义，是基于

公司推出的新一代 开发环物境理.团N学ET学平风台建的设高部级程序设计语言。物理团学学风建设部1.5.2

程序设计语言的发展6.Java语言Java是Sun公司开发的一种跨平台的网络编程语言，于1995年正式发布。其语言风格与C++接近，但舍弃了

C++中一些不常用或容易被误用的成分，如指针等。Java语言最主要的特点是，同一个Java程序不用重新编译就可以在不同平台的计算机上运行。Java在网络上的独特优势以及其跨平台的特点，使得它已经成为

Internet上最受欢迎的编程语言之一。1.5.2

程序设计语言的发展7.网页设计类语言目前，最常用的3种

页设计语言有ASP、JSP、PHP。三者都提供在HTML代码中混合某种程序代码、由语言引擎解释执行程序代码的能力。☞ASP是一个Web服务器端的开发环境，利用它可以产生和执行动态的、互动的、高性能的Web服务应用程序。ASP支持VBScript、JScript等 语言。☞JSP是用Java语言作为

语言的，并可以在Servlet和JavaBean的支持下，完成功能强大的站点程序。☞PHP是一种跨平台的服务器端的 语言。它大量地借用C、Java和Perl语言的语法，并融合PHP自己的特性，使Web开发者能够快速地写出动态生成页面。物理团学学风建设部1.6

计算机中的概述计算机计算机物理团学学风建设部1.6

计算机中的计算机安全被国际标准化

定义为“为数据处理系统采取的在技术上和管理上的安全保护措施，保护计算机硬件、

、数据不因偶然的或