計算機應用基礎知識概述

1、第1章 計算機應用基礎知識概述第2講 計算機應用基礎知識概述(二)教學目標及基本要求：1、掌握計算機軟件系統(tǒng)的構(gòu)成，軟件的概念、特點及分類2、了解指令、語言、程序的概念。3、掌握計算機的基本工作原理。教學重點：軟件的概念、特點，存儲程序原理。教學難點：存儲程序原理。教學內(nèi)容：1、系統(tǒng)軟件、應用軟件 2、程序設計語言、計算機的指令、計算機的程序 3、計算機的工作原理、計算機的基本工作過程教學時間：1學時主要內(nèi)容：1.3.3 計算機軟件系統(tǒng)的構(gòu)成軟件：在硬件設備上運行的各種程序以及有關資料，主要由程序和文檔兩部分組成。1系統(tǒng)軟件 指管理、監(jiān)控和維護計算機資源（包括硬件和軟件）的軟件。它是為整個計算

2、機系統(tǒng)所配置的、不依賴于特定應用領域的通用性軟件。它擴大了計算機的功能，提高了計算機的工作效率。系統(tǒng)軟件是不可少，一般由生產(chǎn)廠家或?qū)ｉT的軟件開發(fā)公司研發(fā)，其他程序都在它的支持下編寫和運行。系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)和實用系統(tǒng)軟件。（1）操作系統(tǒng) 概念：操作系統(tǒng)（Operating System，OS）是直接運行在裸機上的最基本的系統(tǒng)軟件，是系統(tǒng)軟件的核心，其他軟件必須在操作系統(tǒng)的支持下才能運行。它控制和管理計算機系統(tǒng)內(nèi)各種軟、硬件資源，合理有效地組織計算機系統(tǒng)的工作。DOS、Unix、Windows（95、98，2000、xp等）（2）實用系統(tǒng)軟件 語言處理程序概念：將非機器語言的程序通過解釋或

3、翻譯成與其相對應的機器指令后，使其被計算機執(zhí)行。要點：計算機只能直接識別和執(zhí)行機器語言程序。非機器語言的程序必須通過解釋或翻譯成與其相對應的機器指令后，才能被計算機執(zhí)行一般將用高級語言或匯編語言編寫的程序稱為源程序，而將已翻譯成機器語言的程序稱為目標程序，不同高級語言編寫的程序必須通過相應的語言處理程序進行翻譯。計算機將源程序翻譯成機器指令時，通常有兩種翻譯方式：編譯方式和解釋方式，具體如圖1-7所示。高級語言源程序高級語言源程序編譯程序目標程序鏈接程序執(zhí)行（編譯）高級語言源程序解釋程序執(zhí)行（解釋）圖1-7 計算機語言處理程序的翻譯過程經(jīng)編譯方式編譯的程序執(zhí)行速度快、效率高。 語言處理程序主要

4、有：匯編程序、解釋程序和編譯程序。匯編程序用來處理匯編語言編寫的程序，它把匯編語言源程序翻譯成機器語言程序。解釋程序和編譯程序用來處理高級語言程序?，F(xiàn)在大多數(shù)的高級語言都是編譯型的，例如C+、Pascal等 。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）完成數(shù)據(jù)庫中對于數(shù)據(jù)的管理 。當前流行的關系型DBMS有FoxPro、Access、Oracle、Sybase等。 各種實用工具程序 實用工具程序能配合各類其他系統(tǒng)軟件為用戶的應用提供方便和幫助。如磁盤及文件管理軟件、瑞星、金山毒霸及諾頓等。在Windows的附件中也包含了系統(tǒng)工具，包括磁盤碎片整理程序、磁盤清理等實用工具程序。2應用軟件 概念：應用軟件是指為

5、解決用戶某個實際問題而編寫的程序和有關資料應用軟件可分為通用軟件和專用軟件，前者往往具有一定的通用性，為各行各業(yè)的人所使用，如Microsoft Word、Adobe Photoshop等；后者沒有通用性，只完成某一特定專業(yè)的任務，往往是針對某行業(yè)、某用戶的特定需求而專門開發(fā)的，如某個公司的ERP系統(tǒng)。常用的應用軟件有如下幾種：（1）辦公軟件包 辦公軟件包包括文字處理、桌面排版、電子表格處理、商務圖表、演示軟件等。如Microsoft Office中的 word, excel, access 等。常用的辦公軟件包的結(jié)構(gòu)功能與應用將在第3章中詳細介紹。 （2）多媒體制作軟件 多媒體制作軟件是用于

6、錄制、播放、編輯聲音和圖像等多媒體信息的一組應用程序。包括處理聲音的 Wave Studio、Sound OLD、Mixer等軟件和處理圖像的 VFW（Video For Windows）以及Photoshop、AutoCAD、3DS、PowerPoint、Authorware、FrontPage、Flash等。（3）其他應用軟件 如輔助財務管理、大型工程設計、建筑裝潢設計、服裝裁剪、網(wǎng)絡服務工具以及各種各樣的管理信息系統(tǒng)等應用軟件 。3嵌入式系統(tǒng)概念：嵌入式系統(tǒng)是把計算機的硬件與軟件嵌入到各種應用產(chǎn)品中的系統(tǒng)，包括構(gòu)成軟件基本運行環(huán)境的硬件和操作系統(tǒng)兩部分 。嵌入式處理器可以分為3類：嵌入式

7、微處理器嵌入式微控制器嵌入式DSP（Digital Signal Processor）。4程序設計語言（1）程序設計的基本概念 程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 算法算法可以看作是由有限個步驟組成的、用來解決問題的具體過程?！纠?.1】歐幾里德算法（求p、q的最大公約數(shù)）。a. 如果pq，則交換p和q。b. 令r為p/q的余數(shù)。c. 如果r=0，則令g=q并終止；否則令p=q，q=r并轉(zhuǎn)向步驟b。計算機的算法有以下幾個性質(zhì)：有窮性：算法必須在有限次執(zhí)行后完成。也就是說，解題過程必須是可以終止的。確定性：每一步驟必須明確定義。計算機和自然語言不同，一切操作都要在程序中予以安排，不能有語義不明確的地方。輸入/

8、輸出：程序是以加工信息為其任務，因此，在算法中需要涉及到信息的輸入/輸出?？尚行裕好總€算法都可以實施，并能達到預期目的。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當涉及到一些諸如圖、表的復雜信息結(jié)構(gòu)，或者涉及到大量數(shù)據(jù)的處理時，就必須考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題。例如，圖書館的圖書管理包括的圖書信息很多，如果不采取一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如圖書的編目、按書名或作者編排統(tǒng)一有序的檢索號等），系統(tǒng)的實現(xiàn)就會很困難。 （2）程序設計語言的分類 第一代程序設計語言機器語言 機器語言是由CPU可以識別的一組由0、1序列構(gòu)成的指令碼，是計算機硬件所能“理解”的唯一語言 。 第二代程序設計語言匯編語言用助記符來表示每一條機器指令 。 第三代程序設計語言高級語

9、言、算法語言【例1.2】：命令計算機硬件完成如下動作：清除累加器，然后把內(nèi)存地址為117的單元內(nèi)容與累加器的內(nèi)容相加。機器語言：011011 000000 000000 00000l 110101匯編語言：CLA 00 117【例1.3】：求A+B=？ 匯編語言：CLA A ADD B STD M 高級語言：M=A+B 第四代程序設計語言非過程化語言關系數(shù)據(jù)庫的標準語言SQL即屬于第四代程序設計語言。 第五代程序設計語言智能性語言PROLOG語言（Programming in Logic）是第五代語言的代表。1.3.4 計算機的基本工作原理按照馮諾依曼機“存儲程序”的概念，計算機的工作過程就是

10、執(zhí)行程序的過程。要了解計算機是如何工作的，首先要知道計算機指令和程序的概念。1計算機的指令指令就是由二進制代碼表示的，要求計算機完成各種操作的命令。一條指令對應一種操作。指令系統(tǒng)是指某一臺計算機能執(zhí)行的所有指令。對于不同的計算機指令系統(tǒng)來說，一般具有以下的幾類指令：（l）算術、邏輯運算指令；（2）數(shù)據(jù)傳送指令；（3）程序控制指令；（4）狀態(tài)管理和控制指令；（5）輸人輸出指令。2計算機的程序程序就是完成既定任務的一組指令序列，計算機按照程序規(guī)定的流程依次執(zhí)行一條條的指令，最終完成程序所要實現(xiàn)的目標。3計算機的工作原理（1）存儲程序原理 計算機利用“存儲器”（內(nèi)存）來存放所要執(zhí)行的程序，再通過CP

11、U依次從存儲器中取出程序中的每一條指令，并加以分析和執(zhí)行，直到完成全部指令任務為止。這就是計算機的“存儲程序”工作原理。存儲程序原理是由美籍匈牙利數(shù)學家馮諾依曼于1946年提出的，他和同事們依據(jù)此原理設計出了一個完整的現(xiàn)代計算機雛形，并確定了存儲程序計算機的五大組成部分和基本工作方法。馮諾依曼的這一設計思想被譽為計算機發(fā)展史上的里程碑，標志著計算機時代的真正開始。 （2）程序的自動執(zhí)行原理啟動地址PC取指PC啟動地址PC取指PC地址及寄存器指令IR？形成轉(zhuǎn)移地址轉(zhuǎn)移指令程序結(jié)束完成本條指令操作停機指令非轉(zhuǎn)移指令指令譯碼PC+1PC圖1-8 計算機程序的自動執(zhí)行流程4計算機的基本工作過程計算機的

12、工作過程實際上是快速地執(zhí)行指令的過程。用戶首先必須根據(jù)某任務要求編寫相應的程序，通過輸入設備將程序和數(shù)據(jù)送到計算機的存儲器中存儲起來；程序運行后，計算機從存儲器依次取出指令，送往控制器進行分析，并根據(jù)指令的功能向各有關部件發(fā)出各種操作控制信號；最終的運算結(jié)果要送到輸出設備輸出。（1）指令的串行執(zhí)行一條指令的執(zhí)行過程分3個步驟： 取指令 分析指令 執(zhí)行指令 。一般把計算機完成一條指令所花費的時間稱為一個指令周期，指令周期越短，指令執(zhí)行越快。通常人們所說的CPU主頻或工作頻率，就反映了指令執(zhí)行周期的長短。（2）指令的并行執(zhí)行指令的串行執(zhí)行是當執(zhí)行指令的3個部件依次執(zhí)行完成后，才開始下一條指令的執(zhí)行

13、。在此過程中，當某一部件正在工作時，其他兩個部件是不工作的。指令的并行執(zhí)行就是使這3個部件并行工作，從而提高計算機執(zhí)行指令的速度，現(xiàn)在的計算機一般采用流水線技術。小結(jié)：通常把軟件分為系統(tǒng)軟件和應用軟件，而系統(tǒng)軟件又分為操作系統(tǒng)和實用系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件是用來管理、監(jiān)控和維護計算機的軟件。系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)和實用系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)是最基本、必不可少的系統(tǒng)軟件，它控制和管理計算機系統(tǒng)內(nèi)各種軟、硬件資源，合理有效地組織計算機系統(tǒng)的工作。實用系統(tǒng)軟件包括語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及各種實用工具程序（故障診斷程序、排錯程序等）。 應用軟件是指為解決用戶某個實際問題而編寫的程序和有關資料，如數(shù)據(jù)庫應用軟件、文字處理軟件、圖形圖像處理軟件等。常用的應用軟件有辦公軟件包 、多媒體制作軟件 、其他應用軟件 。本講還介紹了程序設計的基本概念 ，及程序設計語言的分類 。了解了馮諾依曼機“存儲程序”的概念 ，介紹了計算機的基本工作過程 。作業(yè)：1簡述計算機軟件系統(tǒng)的組成和分類。