C程序設計授課教師鄭業萌zhengyemeng@計算機基礎知識專業名稱：機械電子工程C程序設計（ProgramminginC）本章主要內容（Contents）計算機技術概述計算機的基本概念及術語

計算機中信息的表示計算機系統的組成微型計算機系統計算機網絡基礎知識C程序設計（ProgramminginC）1.1計算機技術概述1.1.1

計算機的起源與發展1.1.2

計算機的特點及分類1.1.3

計算機的應用1.1.4

計算機的發展趨勢C程序設計（ProgramminginC）1.1.1

計算機的起源與發展一、計算機的起源ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）：第一臺真正意義上的數字電子計算機。1946年2月在美國的賓夕法尼亞大學正式投入運行。ENIAC的誕生奠定了電子計算機的發展基礎，開辟了信息時代，把人類社會推向了第三次產業革命的新紀元。C程序設計（ProgramminginC）圖1第一臺電子管計算機（ENIAC）

計算機的起源C程序設計（ProgramminginC）1.1.1

計算機的起源與發展二、計算機的發展年代名稱元件語言應用第一代1946～1956電子管計算機電子管

機器語言

匯編語言

科學計算

第二代1956～1964晶體管計算機

晶體管

高級程序設計語言

數據處理

第三代1964～1971集成電路計算機

中小規模集成電路

高級程序設計語言

廣泛應用到各個領域

第四代

1971年～現在

超大規模集成電路計算機

集成電路

面向對象的高級語言網絡時代第五代

未來計算機光子、量子、DNA等C程序設計（ProgramminginC）1.1.2

計算機的特點及分類一、計算機的特點1.運算速度快；2.存儲容量大：計算機的存儲性是計算機區別于其他計算工具的重要特征；3.通用性強：任何復雜的任務都可以分解為大量的基本的算術運算和邏輯操作；

4.工作自動化：計算機內部的操作運算是根據人們預先編制的程序自動控制執行的；5.精確性高；6.邏輯判斷能力。C程序設計（ProgramminginC）1.1.2

計算機的特點及分類二、計算機的分類根據處理的對象劃分模擬計算機、數字計算機和混合計算機根據用途劃分專用計算機和通用計算機根據規模劃分巨型機、大型機小型機、微型機和工作站C程序設計（ProgramminginC）1.1.3計算機的應用1.

科學計算科學計算是指科學和工程中的數值計算。主要應用在航天工程、氣象、地震、核能技術、石油勘探和密碼解譯等涉及復雜數值計算的領域。

2.

信息管理是指非數值形式的數據處理，是指以計算機技術為基礎，對大量數據進行加工處理，形成有用的信息。被廣泛應用于辦公自動化、事務處理、情報檢索、企業管理和知識系統等領域。信息管理是計算機應用最廣泛的領域。C程序設計（ProgramminginC）1.1.3計算機的應用3.過程控制

又稱實時控制，指用計算機及時采集檢測數據，按最佳值迅速地對控制對象進行自動控制或自動調節。目前已在冶金、石油、化工、紡織、水電、機械和航天等部門得到廣泛應用。4.計算機輔助系統

指通過人機對話，使計算機輔助人們進行設計、加工、計劃和學習等工作。如計算機輔助設計CAD、計算機輔助制造CAM、計算機輔助教育CBE、計算機輔助教學CAI、計算機輔助教學管理CMI。另外還有計算機輔助測試CAT和計算機集成制造系統CIMS等。C程序設計（ProgramminginC）1.1.3計算機的應用5.人工智能

人工智能（AI，ArtificialIntelligence）是研究怎樣讓計算機做一些通常認為需要智能才能做的事情，又稱機器智能，主要研究智能機器所執行的通常是人類智能的有關功能，如判斷、推理、證明、識別、感知、理解、設計、思考、規劃、學習和問題求解等思維活動。人工智能是計算機當前和今后相當長的一段時間的重要研究領域。6.計算機網絡與通信

利用通信技術，將不同地理位置的計算機互聯，可以實現世界范圍內的信息資源共享，并能交互式地交流信息。Internet深刻地改變了我們的生活、學習和工作方式。C程序設計（ProgramminginC）1.1.4

計算機的發展趨勢1.巨型化

研制巨型計算機的技術水平是衡量一個國家科學技術和工業發展水平的重要標志。2.微型化

計算機的微型化已成為計算機發展的重要方向，各種筆記本電腦和掌上電腦的大量使用，是計算機微型化的一個標志。C程序設計（ProgramminginC）1.1.4

計算機的發展趨勢3.

網格化

網格（Grid）技術把整個互聯網虛擬成一臺空前強大的一體化信息系統，實現計算資源、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源的全面共享，從而讓用戶從中享受可靈活控制的、智能的、協作式的信息服務，并獲得前所未有的使用方便性和超強能力。

4.智能化

計算機智能化是指使計算機具有模擬人的感覺和思維過程的能力。智能化的研究包括模擬識別、物形分析、自然語言的生成和理解、博弈、定理自動證明、自動程序設計、專家系統、學習系統和智能機器人等等。C程序設計（ProgramminginC）1.2計算機的基本概念及術語1.

計算機中數據的單位

1）位（bit）

簡記為b，也稱為比特，是計算機存儲數據的最小單位。一個二進制位只能表示0或1。

2）字節（Byte）

字節來自英文Byte，簡記為B。字節是存儲信息的基本單位。規定1B=8bit。

1KB=210B，1MB=220B，1GB=230B，

1TB=240B

3）字（Word）

一個字通常由一個字節或若干個字節組成。字長是計算機一次所能處理的實際位數長度，字長是衡量計算性能的一個重要指標。C程序設計（ProgramminginC）1.2.1計算機工作原理1.指令是指示計算機執行某種操作的命令，它由一串二進制數碼組成，這串二進制數碼包括操作碼和地址碼兩部分。操作碼規定了操作的類型，即進行什么樣的操作；地址碼規定了要操作的數據（操作對象）存放在什么地址中，以及操作結果存放到哪個地址中去。一臺計算機有許多指令，作用也各不相同。所有指令的集合稱為計算機指令系統。計算機系統不同，指令系統也不同，目前常見的指令系統有復雜指令系統（CISC）和精簡指令系統（RISC）。C程序設計（ProgramminginC）1.4.1計算機工作原理2.“存儲程序”工作原理

計算機能夠自動完成運算或處理過程的基礎是“存儲程序”工作原理。“存儲程序”工作原理是美籍匈牙利科學家馮·諾依曼（VonNeumann）提出來的，故稱為馮·諾依曼原理，其基本思想是存儲程序與程序控制。存儲程序是指人們必須事先把計算機的執行步驟序列（即程序）及運行中所需的數據，通過一定方式輸入并存儲在計算機的存儲器中；程序控制是指計算機運行時能自動地逐一取出程序中的一條條指令，加以分析并執行規定的操作。

到目前為止，盡管計算機發展到了第四代，但其基本工作原理仍然沒有改變。根據存儲程序和程序控制的概念，在計算機運行過程中，實際上有數據流跟控制信號兩種信息在流動。C程序設計（ProgramminginC）1.4.1計算機工作原理3.計算機的工作過程計算機的工作過程可以歸結為以下幾步：（1）取指令。即按照指令計數器中的地址，從內存儲器中取出指令，并送到指令寄存器中。（2）分析指令。即對指令寄存器中存放的指令進行分析，確定執行什么操作，并由地址碼確定操作數的地址。（3）執行指令。即根據分析的結果，由控制器發出完成該操作所需要的一系列控制信息，去完成該指令所要求的操作。（4）上述步驟完成后，指令計數器加1，為執行下一條指令做好準備。C程序設計（ProgramminginC）1.3計算機中信息的表示1.3.1

數制及其轉換

1.

常見的進位計數制

2.

數制的轉換

3.

二進制的運算規則1.3.2

計算機中信息的表示

1.

數據的單位

2.

數值的表示

3.

文字信息的表示C程序設計（ProgramminginC）1.3.1

數制及其轉換一、基本概念1.進位計數制：即用進位的方法進行計數，簡稱進制。2.數碼：一組用來表示某種數制的符號。如：1、2、3、4、A、B、C、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等。3.基數：數制所使用的數碼個數。常用“R”表示，稱R進制。如二進制的數碼是：0、1，那么基數便為2。4.位權：指數碼在不同位置上的權值。在進位計數制中，處于不同數位的數碼代表的數值不同。例如十進制數111，個位數上的1權值為100，十位數上的1權值為101，百位數上的1權值為102。以此推理，第n位的權值便是10n-1,如果是小數點后面第m位，則其權值為10–m

。

對于一般數制，某一整數位的位權是基數（位數-1），某一小數位的位權則是基數-位數。返回C程序設計（ProgramminginC）二、常見的幾種進位計數制1.十進制（Decimal）：由0、1、2、…、8、9十個數碼組成，即基數為10。特點為：逢十進一，借一當十。用字母D表示。2.二進制（Binary）：由0、1兩個數碼組成，即基數為2。二進制的特點為：逢二進一，借一當二。用字母B表示。3.八進制（Octal）：由0、1、2、3、4、5、6、7八個數碼組成，即基數為8。八進制的特點為：逢八進一，借一當八。用字母O表示。4.十六進制（Hexadecimal）：由0、1、2、…、9、A、B、C、D、E、F十六個數碼組成，即基數為16。十六進制的特點為：逢十六進一，借一當十六。用字母H表示。

1.3.1數制及其轉換返回C程序設計（ProgramminginC）十進制、二進制、八進制、十六進制之間的對應關系十進制二進制八進制十六進制十進制二進制八進制十六進制000091001119111110101012A2102211101113B3113312110014C41004413110115D51015514111016E61106615111117F711177161000020108100010817100012111C程序設計（ProgramminginC）三、數制的轉換

1.二進制、八進制、十六進制數轉化為十進制數

對于任何一個二進制數、八進制數、十六進制數，均可以先寫出它的位權展開式，然后再按十進制進行計算即可將其轉換為十進制數。例如：（1111.11）2=1×23+1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2=15.75（A10B.8）16=10×163+1×162+0×161+11×160+8×16-1=41227.5

注意：在不至于產生歧義時，可以不注明十進制數的進制，如上例。1.3.1數制及其轉換C程序設計（ProgramminginC）2.十進制數轉化為二進制數十進制數的整數部分和小數部分在轉換時需作不同的計算，分別求值后再組合。整數部分采用除2取余法，即逐次除以2，直至商為0，得出的余數倒排，即為二進制各位的數碼。小數部分采用乘2取整法，即逐次乘以2，從每次乘積的整數部分得到二進制數各位的數碼。(參見下例)1.3.1數制及其轉換C程序設計（ProgramminginC）由上得出，100D=1100100B步驟一：先對整數100進行轉換：例：將十進制數100.125轉化為二進制數。1.3.1數制及其轉換C程序設計（ProgramminginC）步驟二：對小數部分0.125進行轉換：0.125×2=0.250 整數……0→a-10.25×2=0.5 整數……0→a-20.5×2=1 整數……1→a-3由上得出，0.125D=0.001B。將整數和小數部分組合，得出：100.125D=1100100.001B。例：將十進制數100.125轉化為二進制數。1.3.1數制及其轉換C程序設計（ProgramminginC）3.二進制數與八進制數的相互轉換二進制數轉換成八進制數的方法是：將二進制數從小數點開始，對二進制整數部分向左每3位分成一組，不足3位的向高位補0湊成3位；對二進制小數部分向右每3位分成一組，不足3位的向低位補0湊成3位。每一組有3位二進制數，分別轉換成八進制數碼中的一個數字，全部連接起來即可。1.3.1數制及其轉換C程序設計（ProgramminginC）例：把二進制數11111101.101轉化為八進制數。二進制3位分組011111101．101轉換為八進制數375．5所以，11111101.101B=375.5O。

將八進制數轉換成二進制數，只要將每一位八進制數轉換成相應的3位二進制數，依次連接起來即可。1.3.1數制及其轉換C程序設計（ProgramminginC）

4.二進制數與十六進制數的相互轉換

二進制數轉換成十六進制數，只要把每4位分成一組，再分別轉換成十六進制數碼中的一個數字，不足4位的分別向高位或低位補0湊成4位，全部連接起來即可。十六進制數轉換成二進制數，只要將每一位十六進制數轉換成4位二進制數，然后依次連接起來即可。1.3.1數制及其轉換C程序設計（ProgramminginC）例：將10110001.101B轉換為十六進制數。二進制4位分組10110001．1010轉換為十六進制數B1．A所以，10110001.101B=B1.AH。1.3.1數制及其轉換C程序設計（ProgramminginC）四、二進制的運算規則1.算術運算規則加法規則：0+0=0；0+1=1；

1+0=1；1+1=10（向高位有進位）；減法規則：0-0=0；10-1=1（向高位借位）；

1-0=1；1-1=0;

乘法規則：0×0=0；0×1=0；

1×0=0；1×1=1

除法規則：0/1=0；1/1=11.3.1數制及其轉換C程序設計（ProgramminginC）2.邏輯運算規則與運算（AND）：0∧0=0；0∧1=0；

1∧0=0；1∧1=1;

或運算（OR）：0∨0=0；0∨1=1；

1∨0=1；1∨1=1;

異或運算（XOR）：0⊕0=0；0⊕1=1；

1⊕0=1；1⊕1=0;1.3.1數制及其轉換非運算（NOT）：C程序設計（ProgramminginC）1.

數值的表示

通常規定一個數的最高位作為符號位，“0”表示正，“1”表示負。采用二進制表示形式的連同數符一起代碼化了的數據稱為機器數；而與機器數對應的用正、負符號加絕對值來表示的實際數值稱為真值。例如作為有符號數，機器數01111111的真值是+1111111，也就是+127。為了在計算機的輸入輸出操作中能直觀迅速地與常用的十進制數相對應，習慣上用二進制代碼表示十進制數，這種編碼方法簡稱BCD碼或8421編碼。例如，對于(239)10的編碼如下：

十進制數2398421編碼0010001110011.3.2信息的編碼C程序設計（ProgramminginC）2.

文字信息的表示

1）字符編碼：目前采用的字符編碼主要是ASCII碼，它是AmericanStandardCodeforInformationInterchange的縮寫（美國標準信息交換代碼），已被國際標準化組織ISO采納，作為國際通用的信息交換標準代碼。ASCII碼是一種西文機內碼，有7位ASCII碼和8位ASCII碼兩種，7位ASCII碼稱為標準ASCII碼，8位ASCII碼稱為擴展ASCII碼。7位標準ASCII碼用一個字節（8位）表示一個字符，并規定其最高位為0，實際只用到7位，因此可表示128個不同字符。同一個字母的ASCII碼值小寫字母比大寫字母大32（20H）。

1.3.2信息的編碼C程序設計（ProgramminginC）2）漢字編碼

A.漢字交換碼：由于漢字數量極多，一般用連續的兩個字節（16個二進制位）來表示一個漢字。1980年，我國頒布了第一個漢字編碼字符集標準，即GB2312-80《信息交換用漢字編碼字符集基本集》，該標準編碼簡稱國標碼，是我國大陸地區及新加坡等海外華語區通用的漢字交換碼。GB2312-80收錄了6763個漢字，以及682符號，共7445個字符，奠定了中文信息處理的基礎。

B.漢字機內碼：國標碼GB2312不能直接在計算機中使用，以為它沒有考慮與基本的信息交換代碼ASCII碼的沖突。比如：“大”的國標碼是3473H，與字符組合“4S”的ASCII相同,“嘉,”的漢字編碼為3C4EH,與碼值為3CH和4EH的兩個ASCII字符“<”和“N”混淆。為了能區分漢字與ASCII碼，在計算機內部表示漢字時把交換碼（國標碼）兩個字節最高位改為1，稱為“機內碼”。這樣，當某字節的最高位是1時，必須和下一個最高位同樣為1的字節合起來，代表一個漢字。1.3.2信息的編碼C程序設計（ProgramminginC）C.漢字字形碼：

所謂漢字字形碼實際上就是用來將漢字顯示到屏幕上或打印到紙上所需要的圖形數據。漢字字形碼記錄漢字的外形，是漢字的輸出形式。記錄漢字字形通常有兩種方法：點陣法和矢量法，分別對應兩種字形編碼：點陣碼和矢量碼。所有的不同字體、字號的漢字字形構成漢字庫。點陣碼是一種用點陣表示漢字字形的編碼，它把漢字按字形排列成點陣，一個16×16點陣的漢字要占用32個字節，一個32×32點陣的漢字則要占用128字節，而且點陣碼縮放困難且容易失真。

1.3.2信息的編碼C程序設計（ProgramminginC）D.漢字輸入碼：將漢字通過鍵盤輸入到計算機采用的代碼稱為漢字輸入碼，也稱為漢字外部碼（外碼）。漢字輸入碼的編碼原則應該易于接受、學習、記憶和掌握，重碼少，碼長盡可能短。目前我國的漢字輸入碼編碼方案已有上千種，但是在計算機上常用的有幾種，根據編碼規則，這些漢字輸入碼可分為流水碼、音碼、形碼和音形結合碼四種。智能ABC、微軟拼音、搜狗拼音和谷歌拼音等漢字輸入法為音碼，五筆字型為形碼。音碼重碼多、單字輸入速度慢，但容易掌握；形碼重碼較少，單字輸入速度較快，但是學習和掌握較困難。目前以智能ABC、微軟拼音、紫光拼音輸入法和搜狗輸入法等音碼輸入法為主流漢字輸入方法。

1.3.2信息的編碼C程序設計（ProgramminginC）1.4

計算機系統的構成C程序設計（ProgramminginC）1.4.1

計算機硬件系統馮·諾依曼（VonNeumann）提出的存儲程序工作原理決定了計算機硬件系統由以下五個基本部分組成。圖2硬件系統五大組成部分框圖C程序設計（ProgramminginC）硬件指的是計算機系統中由電子、機械和光電元件等組成的各種計算機部件和計算機設備。這些部件和設備依據計算機系統結構的要求，構成一個有機整體，稱為計算機硬件系統。未配置任何軟件的計算機叫裸機，它是計算機完成工作的物質基礎。1.4.1

計算機硬件系統C程序設計（ProgramminginC）1.輸入設備主要功能是把原始數據和處理這些數據的程序轉換為計算機能夠識別的二進制代碼，通過輸入接口輸入到計算機的存儲器中，供CPU調用和處理。常用的輸入設備有：鼠標器、鍵盤、掃描儀、數字化儀、數碼攝像機、條形碼閱讀器、數碼相機、A/D轉換器等2.運算器

負責對信息進行加工和運算，它的速度決定了計算機的運算速度。參加運算的數（稱為操作數）由控制器指示從存儲器或寄存器中取出到運算器。1.4.1

計算機硬件系統C程序設計（ProgramminginC）3.

控制器是整個計算機系統的控制中心，它指揮計算機各部分協調工作，保證計算機按照預先規定的目標和步驟有條不紊地進行操作及處理。控制器從內存儲器中順序取出指令，并對指令代碼進行翻譯，然后向各個部件發出相應的命令，完成指令規定的操作。它一方面向各個部件發出執行指令的命令，另一方面又接收執行部件向控制器發回的有關指令執行情況的反饋信息，控制器根據這些信息來決定下一步發出哪些操作命令。這樣逐一執行一系列的指令，就使計算機能夠按照這一系列的指令組成的程序的要求自動完成各項任務。因此，控制器是指揮和控制計算機各個部件進行工作的“神經中樞”。

通常把控制器和運算器合稱為中央處理器（CPU，CentralProcessingUnit）。它是計算機的核心部件。1.4.1

計算機硬件系統C程序設計（ProgramminginC）4.存儲器

是具有“記憶”功能的設備，由具有兩種穩定狀態的物理器件（也稱為記憶元件）來存儲信息。記憶元件的兩種穩定狀態分別表示為“0”和“1”。存儲器是由成千上萬個“存儲單元”構成的，每個存儲單元存放一定位數（微機上為8位）的二進制數，每個存儲單元都有唯一的地址。“存儲單元”是基本的存儲單位，不同的存儲單元是用不同的地址來區分的。計算機采用按地址訪問的方式到存儲器中存數據和取數據，計算機中的程序在執行的過程中，每當需要訪問數據時，就向存儲器送去指定位置的地址，同時發出一個“存”命令或者“取”命令（伴以待存放的數據）。

1.4.2

計算機硬件系統C程序設計（ProgramminginC）圖3存儲器分類存儲器分為兩大類：內存儲器和外存儲器，簡稱內存和外存。內存儲器又稱為主存儲器，外存儲器又稱為輔助存儲器。存儲器內存儲器外存儲器ROM（ReadOnlyMemory）RAM（RandomAccessMemory）Cache磁盤（硬盤、軟盤）光盤（CD-ROM、CD-RW、DVD、MO）閃存（CF卡、MMC卡、SD卡）磁帶1.4.1

計算機硬件系統C程序設計（ProgramminginC）

5.

輸出設備

是指從計算機中輸出信息的設備，其功能是將計算機處理的數據、計算結果等內部信息轉換成人們習慣接受的信息形式（如字符、圖形、聲音等），然后將其輸出。最常用的輸出設備是顯示器、打印機和音箱，還有繪圖儀、各種數模轉換器（D/A）等。

從信息的輸入輸出角度來說，磁盤驅動器和磁帶機既可以看作輸入設備，又可以看作輸出設備。

1.4.1

計算機硬件系統C程序設計（ProgramminginC）輸入計算機的信息一般有兩類，一類稱為數據，一類稱為程序。計算機是通過執行程序所規定的各種指令來處理各種數據的。1.4.2

計算機軟件系統軟件是指使計算機運行所需的程序、數據和有關文檔的總和。計算機軟件通常分為系統軟件和應用軟件兩大類，系統軟件一般由軟件廠商提供，應用軟件是為解決某一問題而由用戶或軟件公司開發的。C程序設計（ProgramminginC）1.計算機軟件基礎C程序設計（ProgramminginC）1）系統軟件

是管理、監控和維護計算機資源（包括硬件和軟件）、開發應用軟件的軟件。系統軟件居于計算機系統中最靠近硬件的一層，它主要包括操作系統、語言處理程序、數據庫管理系統、支撐服務軟件等。2）應用軟件

是為解決計算機各類應用問題而編寫的軟件，隨著計算機應用領域的不斷拓展和計算機應用的廣泛普及，各種各樣的應用軟件與日俱增，如辦公類軟件MicrosoftOffice、WPSOffice、永中office、谷歌在線辦公系統；圖形處理軟件Photoshop、illustrator；三維動畫軟件3dmax、Maya等；即時通信軟件QQ、MSN、UC和Skype等。1.計算機軟件基礎C程序設計（ProgramminginC）1）系統軟件A.操作系統（OS，OperatingSystem）

是一組對計算機資源進行控制與管理的系統化程序集合，它是用戶和計算機硬件系統之間的接口，為用戶和應用軟件提供了訪問和控制計算機硬件的橋梁。操作系統是直接運行在裸機上的最基本的系統軟件，任何其他軟件必須在操作系統的支持下才能運行。C程序設計（ProgramminginC）B.

語言處理程序用各種程序設計語言編寫的源程序，計算機是不能直接執行的，必須經過翻譯（對匯編語言源程序是匯編，對高級語言源程序則是編譯或解釋）才能執行，這些翻譯程序就是語言處理程序，包括匯編程序、編譯程序和解釋程序等，它們的基本功能是把用面向用戶的高級語言或匯編語言編寫的源程序翻譯成機器可執行的二進制語言程序。C.系統支撐和服務程序

這些程序又稱工具軟件，如系統診斷程序、調試程序、排錯程序、編輯程序、查殺病毒程序等等，都是為維護計算機系統的正常運行或支持系統開發所配置的軟件系統。1）系統軟件C程序設計（ProgramminginC）D.數據庫管理系統

主要用來建立存儲各種數據資料的數據庫，并進行操作和維護。常用的數據庫管理系統有微機上的FoxPro、FoxBASE+、Access和大型數據庫管理系統如Oracle、DB2、Sybase、SQLServer等，它們都是關系型數據庫管理系統。1）系統軟件C程序設計（ProgramminginC）2）應用軟件

為解決計算機各類應用問題而編寫的軟件稱為應用軟件。應用軟件具有很強的實用性。隨著計算機應用領域的不斷拓展和計算機應用的廣泛普及，各種各樣的應用軟件與日俱增，如辦公類軟件MicrosoftOffice、WPSOffice、永中office、谷歌在線辦公系統；圖形處理軟件Photoshop、illustrate；三維動畫軟件3dmax、Maya等；即時通信軟件QQ、MSN、UC和Skype等。只為完成某一特定專業的任務，針對某行業、某用戶的特定需求而專門開發的軟件，如某個公司的管理系統等，都是應用軟件。C程序設計（ProgramminginC）2.

程序設計語言1）程序設計基礎

數據結構和算法是程序最主要的兩個方面，通常可以認為：程序=算法+數據結構。

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。實質上反映的是解決問題的思路。其主要性質表現在：①有窮性；②確定性；③可行性；④有一個或多個輸出，零個或多個輸入。

數據結構是從問題中抽象出來的數據之間的關系，它代表信息的一種組織方式，用來反映一個數據的內部結構。數據結構是信息的一種組織方式，其目的是提高算法的效率，它通常與一組算法的集合相對應，通過這組算法集合可以對數據結構中的數據進行某種操作。典型的數據結構包括線性表、堆棧和隊列。C程序設計（ProgramminginC）2）程序設計語言可以分為三類：機器語言、匯編語言和高級語言。2.

程序設計語言C程序設計（ProgramminginC）（1）機器語言機器語言是計算機系統唯一能識別的、不需要翻譯直接供機器使用的程序設計語言。用機器語言編寫程序難度大、直觀性差、容易出錯，修改、調試也不方便。由于不同計算機的指令系統不同，針對某一種型號的計算機所編寫的程序就不能在另一計算機上運行，所以機器語言的通用性和移植性較差。用機器語言編寫的程序具有充分發揮硬件功能的特點，程序也容易編寫得緊湊，程序運行速度快。2.

程序設計語言C程序設計（ProgramminginC）（2）匯編語言

匯編語言是機器語言的“符號化”。匯編語言和機器語言基本上是一一對應的，但在表示方法上作了改進，用一種助記符來代替操作碼，用符號來表示操作數地址（地址碼）。例如，用“ADD”表示加法，用“MOVE”表示傳送等。用助記符和符號地址來表示指令，容易辨認，給程序的編寫帶來了很大的方便。匯編語言比機器語言直觀，容易記憶和理解，用匯編語言編寫的程序比機器語言程序易讀、易檢查、易修改。但是它仍然是屬于面向機器的語言，它依賴于具體的機器，很難在系統間移植，所以這樣的程序的編寫仍然比較困難，程序的可讀性也比較差。機器語言和匯編語言一般都稱為低級語言。2.

程序設計語言C程序設計（ProgramminginC）（3）高級語言

屏蔽機器的細節，與具體的計算機指令系統無關的、表達方式或接近于人們對求解過程或問題的描述方式，易于理解和掌握的程序設計語言稱為高級語言。高級語言有兩類，分別是解釋型和編譯型。①解釋程序：解釋程序接受用某種程序設計語言（如Basic語言）編寫的源程序，然后對源程序的每條語句逐句進行解釋并執行，最后得出結果。解釋程序對源程序是一邊翻譯，一邊執行，不產生目標程序。②編譯程序：編譯程序是翻譯程序，它將用高級語言編寫的源程序翻譯成與之等價的用機器語言表示的目標程序，其翻譯過程稱為編譯。編譯型語言系統在執行速度上都優于解釋型語言系統。但是，編譯程序比較復雜，這使得開發和維護費用較高。2.

程序設計語言C程序設計（ProgramminginC）1.5

微型計算機系統

1.5.1微型計算機分類1.5.2

微機的主要性能指標1.5.3

常見微型計算機的硬件設備C程序設計（ProgramminginC）1.5.1微型計算機分類微型計算機按其性能、結構、技術特點等可分為：（1）單片機：將微處理器（CPU）、一定容量的存儲器以及I/O接口電路等集成在一個芯片上，就構成了單片機。（2）單板機：將微處理器、存儲器、I/O接口電路安裝在一塊印刷電路板上，就成為單板機。（3）PC（PersonalComputer，個人計算機）：供單個用戶使用的微機一般稱為PC，是目前使用最多的一種微機。（4）便攜式微機：便攜式微機大體包括筆記本計算機和個人數字助理(PDA）等。C程序設計（ProgramminginC）1.5.2

微機的主要性能指標1.主頻：即時鐘頻率，是指計算機CPU在單位時間內發出的脈沖數，它在很大程度上決定了計算機的運算速度，主頻的單位是赫茲（Hz）。

2.字長：是指計算機的運算部件能同時處理的二進制數據的位數，它與計算機的功能和用途有很大的關系。3.內核數：CPU內核數指CPU內執行指令的運算器和控制器的數量所謂多核心處理器簡單地說就是在一塊CPU基板上集成兩個或兩個以上的處理器核心，并通過并行總線將各處理器核心連接起來。多核心處理技術的推出，大大地提高了CPU的多任務處理性能，并已成為市場的主流。

C程序設計（ProgramminginC）4.內存容量：是指內存儲器中能存儲信息的總字節數。一般來說，內存容量越大，計算機的處理速度越快。隨著更高性能的操作系統的推出，計算機的內存容量會繼續增加。5.運算速度：單位時間內執行的計算機指令數。單位有MIPS（MillionInstructionsPerSecond，每秒106條指令）和BIPS（BillionInstructionsPerSecond，每秒109條指令）。影響機器運算速度的因素很多，一般來說，主頻越高，運算速度越快；字長越長，運算速度越快；內存容量越大，運算速度越快；存取周期越小，運算速度越快。6.其他性能指標：機器的兼容性（包括數據和文件的兼容、程序兼容、系統兼容和設備兼容），系統的可靠性（平均無故障工作時間MTBF），系統的可維護性（平均修復時間MTTR）等，另外，性能價格比也是一項綜合性的評價計算機性能的指標。1.5.2

微機的主要性能指標C程序設計（ProgramminginC）1.5.3

常見微型計算機的硬件設備C程序設計（ProgramminginC）1.微處理器微處理器是將運算器、控制器和高速緩存集成在一起的超大規模集成電路芯片，是計算機中最重要的核心部件。

目前微處理器的生產廠家有Intel公司、IBM公司、AMD公司和我國臺灣的威盛公司等。Intel公司生產x86系列處理器，以及目前的主流產品酷睿系列、賽揚系列等；AMD公司目前的主流產品有羿龍、閃龍和速龍系列等，上述產品占據了85%以上的市場份額。圖4所示就是IntelCPU和龍芯。圖4IntelCPU（上）和龍芯CPU（下）

C程序設計（ProgramminginC）2.存儲器1）微機中的內存一般指指隨機存儲器(RAM)。目前常用的內存有SDRAM和DDRSDRAM。圖5

DDR內存內存C程序設計（ProgramminginC）2）外存儲器（1）軟盤其直徑為3.5英寸，容量為1.44MB。軟盤上有寫保護口，當寫保護口處于保護狀態（即寫保護口打開）時，只能讀取盤中信息，而不能寫入，用于防止擦除或重寫數據，也能防止病毒侵入。（2）硬盤：是微機上最重要的外存儲器，它由多個質地較硬的涂有磁性材料的金屬盤片組成，每個盤片的每一面都有一個讀、寫磁頭，用于磁盤信息的讀寫。硬盤是目前存取速度最快的外存。（3）閃存（FlashMemory）作為存儲介質的半導體集成電路制成的電子盤已成為主流的可移動外存。電子盤又稱“優盤”，可反復存取數據。（4）光存儲器：是利用激光技術存儲信息的裝置。目前用于計算機系統的光盤可分：為只讀光盤（CD-ROM、DVD）、追記型光盤（CD-R、WORM）和可改寫型光盤（CD-RW、MO）等。光盤存儲介質具有價格低、保存時間長、存儲量大等特點，已成為微機的標準配置。C程序設計（ProgramminginC）3.微機常見總線標準總線（Bus）是計算機各功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導線組成的傳輸線束。微機內部信息的傳送是通過總線進行的，各功能部件通過總線連在一起。微機中的總線一般分為數據總線、地址總線和控制總線，分別用來傳輸數據、數據地址及控制信號。常見的總線標準有：1）PCI總線；2）AGP總線；3）USB總線；4）IEEE1394總線。

1）PCI總線是由Intel、IBM、DEC公司推出的一種局部總線，它定義了32位數據總線，且可擴展為64位。PCI是迄今為止最成功的總線接口規范之一。PCI總線與CPU之間沒有直接相連，而是經過橋接（Bridge）芯片組電路連接。該總線穩定性和匹配性出色，提升了CPU的工作效率，最大傳輸速率可達132MB/s。C程序設計（ProgramminginC）2）AGP是加速圖形端口的縮寫，是為提高視頻帶寬而設計的總線結構，它是一種顯示卡專用的局部總線，使圖形加速硬件與CPU和系統存儲器之間直接連接，無須經過繁忙的PCI總線，提高了系統實際數據傳輸速率和隨機訪問內存時的性能。目前AGP8X的總線傳輸率達到2.1GB/s。3）USB總線即通用串行總線，是一種廣泛采用的接口標準。它連接外設簡單快捷，支持熱拔插，成本低、速度快、連接設備數量多，廣泛地應用于計算機、攝像機、數碼相機和手機等各種數碼設備上。目前USBVer2.0數據傳輸率達到60MB/s。4）IEEE1394是一種串行接口標準，能非常方便地把電腦、電腦外設、家電等設備連接起來，能達到實時傳送多媒體視頻流的高速高帶寬數據傳輸效果。IEEE1394總線是目前最快的高速外部串行總線，1394a最高的傳輸速率達400MB/s，而1394b的最高傳輸速率達到了800MB/s，并且支持帶電拔插。3.微機常見總線標準C程序設計（ProgramminginC）4.主板主板是微型計算機系統中最大的一塊電路板，有時又稱為母板或系統板，是一塊帶有各種插口的大型印刷電路板（PCB）。它將主機的CPU芯片、存儲器芯片、控制芯片、ROMBIOS芯片等結合在一起。圖6P55主板C程序設計（ProgramminginC）5.

輸入設備輸入設備是將原始信息轉化為計算機能接受的二進制數，以便計算機能夠處理的設備。鍵盤鼠標數碼相機圖7輸入設備C程序設計（ProgramminginC）6.輸出設備輸出設備：有顯示器、打印機、繪圖儀和音箱等。1）顯示系統:包括顯示器和顯示適配器（又稱顯示卡）

顯示器

顯示卡

圖8輸出設備返回C程序設計（ProgramminginC）2）打印機點陣打印機又稱針式打印機，是利用打印頭內的點陣撞針撞擊打印色帶，在打印紙上產生打印效果。噴墨打印機的打印頭由細小的噴墨口組成，當打印頭橫向移動時，噴墨口可以按一定的方式噴射出墨水，打到打印紙上，形成字符、圖形等。激光打印機是一種高速度、高精度、低噪聲的非擊打式打印機。它是激光掃描技術與電子照相技術相結合的產物，利用了激光的定向性、能量集中性。

點陣(針式)打印機噴墨打印機激光打印機圖9打印機6.輸出設備C程序設計（ProgramminginC）3）聲音系統音頻信號是連續的模擬信號，而電腦處理的只能是數字信號，因此，電腦要對音頻信號進行處理，首先必須進行模/數（A/D）的轉換。這個轉換過程實際上就是對音頻信號的采樣和量化過程，即把時間上連續的模擬信號轉變為時間上不連續的數字信號，只要在連續量上等間隔地取足夠多的點，就能逼真地模擬出原來的連續量。這個“取點”的過程我們稱為采樣（Sampling），采樣精度越高（“取點”越多）數字聲音越逼真。采樣頻率是指每秒鐘對音頻信號的采樣次數。單位時間內采樣次數越多，即采樣頻率越高，數字信號就越接近原聲。采樣頻率只要達到信號最高頻率的兩倍，就能精確描述被采樣的信號。一般來說，人耳的聽力范圍在20Hz到20kHz之間，因此，只要采樣頻率達到40kHz，就可以滿足人們的要求。現時大多數聲卡的采樣頻率都已達到44.1kHz或48kHz，即達到所謂的CD音質水平了。

6.輸出設備C程序設計（ProgramminginC）1.6計算機網絡基礎知識1.6.1

計算機網絡概述1.6.2計算機網絡的組成與拓撲結構1.6.3Internet基礎1.6..4Internet的服務及應用1.6.5WWW與Web瀏覽器C程序設計（ProgramminginC）1.6.1計算機網絡概述一、計算機網絡的產生與發展1.計算機網絡定義

計算機網絡是指將一群具有獨立功能的計算機通過通信設備及傳輸媒體被互聯起來，在通信軟件的支持下，實現計算機間資源共享、信息交換或協同工作的系統。計算機網絡是計算機技術和通信技術緊密結合的產物，兩者的迅速發展及相互滲透，形成了計算機網絡技術。2.計算機網絡的發展歷程

1）以數據通訊為主的第一代計算機網絡2）以資源共享為主的第二代計算機網絡3）體系結構標準化的第三代計算機網絡4）以Internet為核心的第四代計算機網絡C程序設計（ProgramminginC）二、計算機網絡的組成

從物理連接上講，計算機網絡由計算機系統、通信鏈路和網絡節點組成。計算機系統進行各種數據處理，通信鏈路和網絡節點提供通信功能。從邏輯功能上看，可以把計算機網絡分成通信子網和資源子網兩個子網。1.6.1計算機網絡概述C程序設計（ProgramminginC）三、計算機網絡的功能數據通信：是計算機網絡的基本功能之一，用于實現計算機之間的信息傳送。

資源共享：硬件、軟件和數據資源的共享。分布式處理：處理綜合性大型科學計算和信息問題是，可采用一定的算法，將任務分交給網絡中不同的計算機，以達到均衡使用網絡資源，實現分布處理的目的。提高系統的可靠性：可以通過結構化和模塊化設計將大的、復雜的任務分別交給幾臺計算機處理，用多臺計算機提供冗余，以使其可靠性大大提高。1.6.1計算機網絡概述C程序設計（ProgramminginC）四、計算機網絡的分類根據網絡的覆蓋范圍劃分：局域網、城域網、廣域網、國際互聯網。按網絡的拓撲結構劃分：總線型網絡、星形網絡、環形網絡、樹狀網絡和混合型網絡等。按傳輸介質劃分：有線網和無線網按網絡的使用性質劃分：公用網和專用網。1.6.1計算機網絡概述C程序設計（ProgramminginC）1.6.2計算機網絡的組成與拓撲結構一、網絡硬件

1.網絡的主體設備計算機網絡中的主體設備稱為主機（Host），一般可分為中心站（又稱為服務器）和工作站（客戶機）兩類。2.網絡的連接設備（1）網卡（2）集線器（3）中繼器（4）網橋（5）路由器（6）交換機（7）網關

3.網絡的傳輸介質根據傳輸介質形態的不同，我們可以把傳輸介質分為有線傳輸介質和無線傳輸介質。C程序設計（ProgramminginC）二、網絡軟件網絡軟件是一種在網絡環境下使用和運行或者控制和管理網絡工作的計算機軟件。根據軟件的功能，計算機網絡軟件可分為網絡系統軟件和網絡應用軟件兩大類。1.網絡系統軟件網絡系統軟件是控制和管理網絡運行、提供網絡通信、分配和管理共享資源的網絡軟件，它包括網絡操作系統、網絡協議軟件、通信控制軟件和管理軟件等。2.網絡應用軟件是指為某一個應用目的而開發的網絡軟件（如遠程教學軟件、電子圖書館軟件、Internet信息服務軟件等）。網絡應用軟件為用戶提供訪問網絡的手段、網絡服務、資源共享和信息的傳輸。1.6.2計算機網絡的組成與拓撲結構C程序設計（ProgramminginC）三、計算機網絡的協議與體系結構1.協議的概念要保證有條不紊地進行數據交換，合理地共享資源，各個獨立的計算機系統之間必須達成某種默契，嚴格遵守事先約定好的一整套通信規程，包括嚴格規定要交換的數據格式、控制信息的格式和控制功能以及通信過程中事件執行的順序等。這些通信規程我們稱之為網絡協議（Protocol）。網絡協議主要由以下三個要素組成：（1）語法，即用戶數據與控制信息的結構或格式。（2）語義，即需要發出何種控制信息，以及完成的動作與做出的響應。（3）時序，是對事件實現順序的詳細說明。1.6.2計算機網絡的組成與拓撲結構C程序設計（ProgramminginC）2.協議分層對于結構復雜的網絡協議來說，最好的組織方式是層次結構，計算機網絡的協議就是分層的，層與層之間相對獨立，各層完成特定的功能，每一層都為上一層提供某種服務，最高層為用戶提供諸如文件傳輸、電子郵件、打印等網絡服務。協議分層的原因有以下幾點：（1）分層有助于網絡的實現和維護。（2）分層有助于技術發展。（3）分層有助于網絡產品的生產。（4）分層能促進標準化工作。1.6.2計算機網絡的組成與拓撲結構C程序設計（ProgramminginC）3.網絡體系結構將網絡層次結構模型與計算機網絡各層協議的集合稱為網絡的體系結構或參考模型。世界上第一個網絡體系結構是IBM公司于1974年提出的，命名為“系統網絡體系結構SNA”。1）OSI參考模型

1977年，國際標準化組織提出了開放系統互連參考模型（OSI，OpenSystemInterconnection）的概念，1984年10月正式發布了整套OSI國際標準。OSI參考模型將網絡的功能劃分為7個層次：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。如圖所示。1.6.2計算機網絡的組成與拓撲結構C程序設計（ProgramminginC）OSI參考模型

OSI參考模型的網絡功能可分為三組，下兩層解決網絡信道問題，第三、四層解決傳輸服務問題，上三層處理應用進程的訪問，解決應用進程通信問題。C程序設計（ProgramminginC）TCP/IP參考模型

TCP/IP協議是1974年由VintonCerf和RobertKahn開發的，隨著Internet的飛速發展，TCP/IP協議現已成為事實上的國際標準。TCP/IP協議實際上是一組協議，是一個完整的體系結構。如圖7-11所示。C程序設計（ProgramminginC）OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較TCP/IP參考模型中沒有數據鏈路層和物理層，只有網絡與數據鏈路層的接口，可以使用各種現有的鏈路層、物理層協議。TCP/IP模型的網際層（也稱互聯層）對應于OSI模型的網絡層，包括IP（網際協議）、ICMP（網際控制報文協議）、IGMP（網際組報文協議）以及ARP（地址解析協議），這些協議處理信息的路由以及主機地址解析。傳輸層對應于OSI模型的傳輸層，包括TCP（傳輸控制協議）和UDP（用戶數據報協議），這些協議負責提供流控制、錯誤校驗和排序服務，完成源到目標間的傳輸任務。應用層對應于OSI模型的應用層、表示層和會話層，它包括了所有的高層協議，并且不斷有新的協議加入。C程序設計（ProgramminginC）TCP/IP與OSI參考模型的對比

OSI參考模型與TCP/IP參考模型都采用了層次結構的概念，但二者在層次劃分與使用的協議上是有很大區別的。

OSI參考模型概念清晰，但結構復雜，實現起來比較困難，特別適合用來解釋其他的網絡體系結構。

TCP/IP參考模型在服務、接口與協議的區別尚不夠清楚，這就不能把功能與實現方法有效地分開，增加了TCP/IP利用新技術的難度，但經過30多年的發展，TCP/IP模型贏得了大量的用戶和投資，伴隨著Internet的發展而成為目前公認的國際標準。C程序設計（ProgramminginC）四、計算機網絡拓撲結構

網絡中各個結點相互連接的方法和形式稱為網絡拓撲（topology）。計算機網絡有很多種拓撲結構，最常用的網絡拓撲結構有：總線型拓撲、環形拓撲、星形拓撲、樹形拓撲、網狀拓撲以及混合型拓撲。1.總線型拓撲C程序設計（ProgramminginC）2.環形拓撲3.星形拓撲C程序設計（ProgramminginC）4.樹型拓撲5.網狀拓撲C程序設計（ProgramminginC）1.6.3Internet基礎Internet不是一個單一的網絡，它是一個巨大的、全球范圍內的計算機網絡，它是借助于現代通信技術和計算機技術實現全球信息傳遞的一種快捷、有效、方便的工具。沒有單獨的個人、群體或組織結構來負責運營Internet。Internet可以連接各種各樣的計算機和網絡——PC、Macintosh、UNIX、系統工作站、大中型計算機以及各種局域網和廣域網，如政府網、企業局域網、校園網，以及服務商中國電信（ChinaNet）、美國在線（AmericaOnline）等。C程序設計（ProgramminginC）一、Internet的起源和發展1.Internet的起源（1）Internet的雛形形成階段：1969年，美國APANET建成。（2）Internet的發展階段：1985年，建立NSFNet。1989年MILNet（由ARPANet分離出來）實現和NSFNet連接后，就開始采用Internet這個名稱。(3)Internet的商業化階段：1995年，NSFNET停止運作，Internet已徹底商業化了。1.6.3Internet基礎C程序設計（ProgramminginC）2.Internet在中國的發展

1987年9月20日，錢天白教授發出我國第一封電子郵件“越過長城，通向世界”，揭開了中國人使用Internet的序幕。

Internet在中國的發展可以粗略地劃分為三個階段：第一階段為1987～1993年，我國一些科研部門通過Internet建立電子郵件系統，并在小范圍內為國內少數重點高校和科研機構提供電子郵件服務。第二階段為1994～1995年，這一階段是教育科研網發展階段。北京中關村地區及清華、北大組成的NCFC網于1994年4月開通了與國際Internet的64kbps專線連接，同時還設立了中國最高域名（CN）服務器。這時，中國才算真正加入了國際Internet行列。此后又建成了中國教育和科研計算機網（CERNet：ChinaEducationalResearchNetwork）。第三階段是1995年以后，該階段開始了商業應用。1.6.3Internet基礎C程序設計（ProgramminginC）我國現有四大主干網絡的基本情況：1）公用計算機互聯網（ChinaNet）：ChinaNet由骨干網和接入網組成。2）中國教育和科研計算機網（CERNet）：它是全國最大的公益性互聯網絡。

3）中國科學技術網（CSTNet）4）國家公用經濟信息通信網絡（金橋網：ChinaGBN）金橋網是建立在金橋工程上的業務網，支持金關、金稅、金卡等“金”字頭工程的應用。1.6.3Internet基礎C程序設計（ProgramminginC）二、Internet的部分常用專業術語（1）ISP：服務提供商，主要為用戶提供撥號上網、WWW瀏覽、FTP、收發E-mail、BBS、Telnet等各種服務。（2）PPP協議：點對點協議，Modem與ISP連接通信時所支持的協議。（3）DNS：域名服務器，用戶間Internet任意站點的必由之路，也相當于指路牌。在配置Internet軟件時，必須將ISP提供給自己的DNS的IP地址寫正確。（4）博客：Blog或Weblog，源于“WebLog”（網絡日志）的縮寫，是一種十分簡易的傻瓜化個人信息發布方式。

1.6.3Internet基礎C程序設計（ProgramminginC）三、Internet的IP地址及域名系統1.IP地址

1）IP地址的概念在Internet上為每個計算機指定的唯一的32位地址稱為IP地址，也稱為網際地址。IP地址具有固定、規范的格式，它由32位二進制數組成，分成4段，其中每8位構成一段，這樣每段所能表示的十進制數的范圍最大不超過255，段與段之間用“.”隔開。為了便于識別和表達，IP地址以十進制形式表示，每8位為一組用一個十進制數表示。例如：

11001010.01110111.00000010.11000111是一個IP地址，它對應的十進制數的IP地址為99。1.6.3Internet基礎C程序設計（ProgramminginC）IP地址常用A、B、C三類，它們均由網絡號和主機號兩部分組成，規定每一組都不能用全0和全1，通常全0表示網絡本身的IP地址，全1表示網絡廣