计算机应用基础知识概述

第1章计算机应用基础知识概述第2讲计算机应用基础知识概述<二>教学目标与基本要求：1、掌握计算机软件系统的构成,软件的概念、特点与分类2、了解指令、语言、程序的概念.3、掌握计算机的基本工作原理.教学重点：软件的概念、特点,存储程序原理.教学难点：存储程序原理.教学内容：1、系统软件、应用软件2、程序设计语言、计算机的指令、计算机的程序3、计算机的工作原理、计算机的基本工作过程教学时间：1学时主要内容：1.3.3计算机软件系统的构成软件：在硬件设备上运行的各种程序以与有关资料,主要由程序和文档两部分组成.1．系统软件指管理、监控和维护计算机资源〔包括硬件和软件〕的软件.它是为整个计算机系统所配置的、不依赖于特定应用领域的通用性软件.它扩大了计算机的功能,提高了计算机的工作效率.系统软件是不可少,一般由生产厂家或专门的软件开发公司研发,其他程序都在它的支持下编写和运行.系统软件主要包括操作系统和实用系统软件.〔1〕操作系统Ø概念：操作系统〔OperatingSystem,OS〕是直接运行在裸机上的最基本的系统软件,是系统软件的核心,其他软件必须在操作系统的支持下才能运行.它控制和管理计算机系统内各种软、硬件资源,合理有效地组织计算机系统的工作.ØDOS、Unix、Windows〔95、98,2000、xp等〕〔2〕实用系统软件1语言处理程序Ø概念：将非机器语言的程序通过解释或翻译成与其相对应的机器指令后,使其被计算机执行.Ø要点：●计算机只能直接识别和执行机器语言程序.非机器语言的程序必须通过解释或翻译成与其相对应的机器指令后,才能被计算机执行●一般将用高级语言或汇编语言编写的程序称为源程序,而将已翻译成机器语言的程序称为目标程序,不同高级语言编写的程序必须通过相应的语言处理程序进行翻译.●计算机将源程序翻译成机器指令时,通常有两种翻译方式：编译方式和解释方式,具体如图1-7所示.高级语言源程序编译程序目标程序程序执行〔编译〕高级语言源程序解释程序执行〔解释〕图1-7计算机语言处理程序的翻译过程●经编译方式编译的程序执行速度快、效率高.●语言处理程序主要有：汇编程序、解释程序和编译程序.汇编程序用来处理汇编语言编写的程序,它把汇编语言源程序翻译成机器语言程序.解释程序和编译程序用来处理高级语言程序.现在大多数的高级语言都是编译型的,例如C++、Pascal等.②数据库管理系统〔DBMS〕完成数据库中对于数据的管理.当前流行的关系型DBMS有FoxPro、Access、Oracle、Sybase等.③各种实用工具程序实用工具程序能配合各类其他系统软件为用户的应用提供方便和帮助.如磁盘与文件管理软件、瑞星、金山毒霸与##等.在Windows的附件中也包含了系统工具,包括磁盘碎片整理程序、磁盘清理等实用工具程序.2．应用软件Ø概念：应用软件是指为解决用户某个实际问题而编写的程序和有关资料应用软件可分为通用软件和专用软件,前者往往具有一定的通用性,为各行各业的人所使用,如MicrosoftWord、AdobePhotoshop等；后者没有通用性,只完成某一特定专业的任务,往往是针对某行业、某用户的特定需求而专门开发的,如某个公司的ERP系统.Ø常用的应用软件有如下几种：〔1〕办公软件包办公软件包包括文字处理、桌面排版、电子表格处理、商务图表、演示软件等.如MicrosoftOffice中的word,excel,access等.常用的办公软件包的结构功能与应用将在第3章中详细介绍.〔2〕多媒体制作软件多媒体制作软件是用于录制、播放、编辑声音和图像等多媒体信息的一组应用程序.包括处理声音的WaveStudio、SoundO’LD、Mixer等软件和处理图像的VFW〔VideoForWindows〕以与Photoshop、AutoCAD、3DS、PowerPoint、Authorware、FrontPage、Flash等.〔3〕其他应用软件如辅助财务管理、大型工程设计、建筑装潢设计、服装裁剪、网络服务工具以与各种各样的管理信息系统等应用软件.3．嵌入式系统Ø概念：嵌入式系统是把计算机的硬件与软件嵌入到各种应用产品中的系统,包括构成软件基本运行环境的硬件和操作系统两部分.Ø嵌入式处理器可以分为3类：●嵌入式微处理器●嵌入式微控制器●嵌入式DSP〔DigitalSignalProcessor〕.4．程序设计语言〔1〕程序设计的基本概念程序=算法+数据结构①算法算法可以看作是由有限个步骤组成的、用来解决问题的具体过程.[例1.1]欧几里德算法〔求p、q的最大公约数〕.a.如果p＞q,则交换p和q.b.令r为p/q的余数.c.如果r=0,则令g=q并终止；否则令p=q,q=r并转向步骤b.计算机的算法有以下几个性质：●有穷性：算法必须在有限次执行后完成.也就是说,解题过程必须是可以终止的.●确定性：每一步骤必须明确定义.计算机和自然语言不同,一切操作都要在程序中予以安排,不能有语义不明确的地方.●输入/输出：程序是以加工信息为其任务,因此,在算法中需要涉与到信息的输入/输出.●可行性：每个算法都可以实施,并能达到预期目的.②数据结构当涉与到一些诸如图、表的复杂信息结构,或者涉与到大量数据的处理时,就必须考虑数据结构问题.例如,图书馆的图书管理包括的图书信息很多,如果不采取一定的数据结构〔如图书的编目、按书名或作者编排统一有序的检索号等〕,系统的实现就会很困难.〔2〕程序设计语言的分类①第一代程序设计语言——机器语言机器语言是由CPU可以识别的一组由0、1序列构成的指令码,是计算机硬件所能"理解〞的唯一语言.②第二代程序设计语言——汇编语言用助记符来表示每一条机器指令.③第三代程序设计语言——高级语言、算法语言[例1.2]：命令计算机硬件完成如下动作：清除累加器,然后把内存地址为117的单元内容与累加器的内容相加.机器语言：01101100000000000000000l110101汇编语言：CLA00117[例1.3]：求A+B=？汇编语言：CLAAADDBSTDM高级语言：M=A+B④第四代程序设计语言——非过程化语言关系数据库的标准语言SQL即属于第四代程序设计语言.⑤第五代程序设计语言——智能性语言PROLOG语言〔ProgramminginLogic〕是第五代语言的代表.1.3.4计算机的基本工作原理按照冯•诺依曼机"存储程序〞的概念,计算机的工作过程就是执行程序的过程.要了解计算机是如何工作的,首先要知道计算机指令和程序的概念.1．计算机的指令Ø指令就是由二进制代码表示的,要求计算机完成各种操作的命令.一条指令对应一种操作.指令系统是指某一台计算机能执行的所有指令.Ø对于不同的计算机指令系统来说,一般具有以下的几类指令：〔l〕算术、逻辑运算指令；〔2〕数据传送指令；〔3〕程序控制指令；〔4〕状态管理和控制指令；〔5〕输人输出指令.2．计算机的程序程序就是完成既定任务的一组指令序列,计算机按照程序规定的流程依次执行一条条的指令,最终完成程序所要实现的目标.3．计算机的工作原理〔1〕存储程序原理计算机利用"存储器〞〔内存〕来存放所要执行的程序,再通过CPU依次从存储器中取出程序中的每一条指令,并加以分析和执行,直到完成全部指令任务为止.这就是计算机的"存储程序〞工作原理.存储程序原理是由美籍匈牙利数学家冯•诺依曼于1946年提出的,他和同事们依据此原理设计出了一个完整的现代计算机雏形,并确定了存储程序计算机的五大组成部分和基本工作方法.冯•诺依曼的这一设计思想被誉为计算机发展史上的里程碑,标志着计算机时代的真正开始.〔2〕程序的自动执行原理启动地址→PC取指PC→地址与寄存器指令→IR？形成转移地址转移指令程序结束完成本条指令操作停机指令非转移指令指令译码PC+1→PC启动一个程序的执行只需将程序的第一条指令的地址置入程序计数器〔PC〕中即可.计算机程序的自动工作流程如图1-8所示.图1-8计算机程序的自动执行流程4．计算机的基本工作过程计算机的工作过程实际上是快速地执行指令的过程.用户首先必须根据某任务要求编写相应的程序,通过输入设备将程序和数据送到计算机的存储器中存储起来；程序运行后,计算机从存储器依次取出指令,送往控制器进行分析,并根据指令的功能向各有关部件发出各种操作控制信号；最终的运算结果要送到输出设备输出.〔1〕指令的串行执行Ø一条指令的执行过程分3个步骤：①取指令②分析指令③执行指令.Ø一般把计算机完成一条指令所花费的时间称为一个指令周期,指令周期越短,指令执行越快.通常人们所说的CPU主频或工作频率,就反映了指令执行周期的长短.〔2〕指令的并行执行Ø指令的串行执行是当执行指令的3个部件依次执行完成后,才开始下一条指令的执行.在此过程中,当某一部件正在工作时,其他两个部件是不工作的.Ø指令的并行执行就是使这3个部件并行工作,从而提高计算机执行指令的速度,现在的计算机一般采用流水线技术.小结：通常把软件分为系统软件和应用软件,而系统软件又分为操作系统和实用系统软件.系统软件是用来管理、监控和维护计算机的软件.系统软件主要包括操作系统和实用系统软件.操作系统是最基本、必不可少的系统软件,它控制和管理计算机系统内各种软、硬件资源,合理有效地组织计算机系统的工作.实用系统软件包括语言处理程序、数据库管理系统以与各种实用