程序在计算机中的存储和运行过程
冯诺依曼体系结构计算机的要点和工作过程
1、简述诺依曼体系结构计算机的要点和工作过程。
答：诺依曼体系结构计算机的要点：计算机中的信息（程序和数据）以二进制方式表示。
程序预存储，机器自动执行。
计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。
计算机通过执行预存储在存储器中的程序来完成预定的运算。
程序由计算机的指令序列构成，计算机在处理器的控制下，首先从存储器读取一条待执行的指令到处理器中，接下来分析这条指令，而后发出该指令对应的电平脉码序列，即执行该指令。
并以此递归运行程序。
2、何谓总线？计算机中有哪几类总线？简述其用途。
答：计算机的总线（Bus）就是连接计算机硬件各部件，用于计算机硬件各部件之间信息传输的公共通道。
按照其传送信号的用途属性，总线可细分为：地址总线（Address Bus）、数据总线（Data Bus）和控制总线（Control Bus）三类。
♦地址总线（A_Bus）：专用于在CPU、存储器和I/O端口间传送地址信息的信号线。
此类信号线传送的信息总是从CPU到存储器或I/O端口，它是单向信号线。
♦数据总线（D_Bus）：专用于在CPU、存储器和I/O端口间传送数据信息的信号线。
此类信号线传送的信息可以是从CPU到存储器或I/O端口（“写”操作），也可能是从存储器或I/O端口到CPU（“读”操作），它是双向信号线。
♦控制总线（C_Bus）：专用于CPU与其它部件之间传送控制信息和状态信息的信号线。
此类信号线的构成比较复杂，传送的控制、状态信息可以是从CPU到其它部件，也可能是从其它部件到CPU。
此类总线中的某些具体的线是单向的（或从CPU到其它部件，或反之），但作为总线来说，它是双向信号线。
3、中央处理器CPU是计算机的核心部件，主要功能是解释并执行计算机指令，完成数据处理和对计算机其他各部分进行控制。
存储器是计算机系统中用来存储程序和数据的信息记忆部件。
4、嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
简述存储程序原理
简述存储程序原理存储程序是计算机系统中非常重要的组成部分，它负责存储和管理数据以及程序的运行。
本文将从存储程序的原理、功能和应用三个方面进行阐述。
一、存储程序的原理存储程序的原理是基于计算机系统中的内存管理概念。
内存是计算机中用于存储数据和程序的地方，可以分为主存储器和辅助存储器两种形式。
主存储器是计算机中最常用的存储介质，它具有较快的读写速度和较小的存储容量。
辅助存储器则是主存储器的补充，它可以存储大量的数据和程序，但读写速度相对较慢。
存储程序的原理是将程序和数据存储到内存中，并通过指令来告诉计算机如何操作这些数据。
每条指令都有一个唯一的地址，计算机可以根据这个地址找到指令所在的内存单元，并执行相应的操作。
当程序执行完一条指令后，会根据指令中的跳转地址来执行下一条指令，从而实现程序的顺序执行。
二、存储程序的功能存储程序的主要功能是存储和管理数据以及程序的运行。
它可以临时存储计算机中的数据，使得计算机能够快速读写数据，提高计算效率。
同时，存储程序还可以存储程序的指令，使得计算机能够按照指令的顺序执行程序，实现各种计算和操作。
存储程序还具有存储持久性的功能，即使在计算机断电或重启后，存储在内存中的数据和程序仍然可以保存下来，不会丢失。
这使得计算机能够长时间运行，实现持续的数据处理和程序运行。
三、存储程序的应用存储程序在计算机系统中有广泛的应用。
首先，存储程序是操作系统的重要组成部分，它负责存储和管理操作系统的各个模块和数据。
操作系统可以通过存储程序来管理计算机的硬件资源，提供各种系统调用和服务。
存储程序还被广泛应用于应用程序开发、数据库管理、科学计算等领域。
在应用程序开发中，程序员可以利用存储程序来存储和管理程序的代码和数据，实现各种功能。
在数据库管理中，存储程序可以用来存储和管理数据库的表结构和数据，提供高效的数据访问和查询功能。
在科学计算中，存储程序可以存储和管理大量的数据和计算模型，实现复杂的科学计算和分析。
存储程序和程序控制原理
存储程序和程序控制原理
存储程序和程序控制原理是计算机科学中重要的基础知识之一。
存储程序指的是将一系列指令存储在计算机内存中，并按照一定的顺序执行，从而实现特定的功能。
程序控制原理则是指程序的运行过程中，计算机如何根据指令的执行结果来判断下一步的执行流程，从而实现程序的正确运行。
在计算机系统中，存储程序的实现通常依靠指令寄存器、程序计数器、指令寄存器和存储器等关键组件。
指令寄存器用于存储当前执行的指令，程序计数器用于记录下一条指令的地址，指令寄存器则是用于解码和执行指令的关键部件。
存储器则用于存储指令和数据，是计算机系统中最为重要的组件之一。
程序控制原理则包括条件分支、循环、子程序调用等基本控制结构。
条件分支则是根据当前执行的指令的结果，选择不同的执行路径。
循环则是在满足特定条件下重复执行一段代码，直到条件不再满足。
子程序调用则是将一段代码封装为一个子程序，方便在程序中进行调用和复用。
掌握存储程序和程序控制原理是学习计算机科学的重要起点，对于理解计算机系统的工作原理和编写高效的程序都具有重要意义。
- 1 -。
计算机的工作过程
计算机的工作过程(机器语言级程序)：
1.程序及数据存入主存（顺序存放）
2.调试程序
3.从程序的起始地址开始运行程序
4.输出结果
区分数据和指令
主存储器
为了实现按地址访问的方式，主存中还必须配置两个寄存器MAR 和MDR。
MAR是存储地址寄存器，用来存放欲访问的存储单元的地址，其位数对应存储单元的个数（如MAR 为10位，则有210＝1024个存储单元，记为1K）。
MDR是存储数据寄存器，用来存放从存储体某单元取出的代码或者准备往某存储单元存入的代码，其位数与存储字长相等。
往往要求指令字长是可变的，数据字长也是可变的，为了
适应数据的字长的可变性，其长度不由存储字长来确定，而由字节的个数来确定，1个字节为8 位，存储字长，指令字长，数据字长都必须是字节的整数倍。
运算器
运算器至少包括3个寄存器和一个算术逻辑单（ALU）,
其中ACC 为累加寄存器，MQ为乘商寄存器，X为操作数寄存器。
这3 个寄存器在完成不同运算时，所存放的操作数类别也各不相同，
不同机器的运算器结构是不同的，下图所示的运算器可将运算结果从ACC送至存储器中的MDR，而存储器的操作数也可从MDR送至运算器中的ACC，MQ或X。
计算机程序运行原理
计算机程序运行原理
计算机程序运行原理指的是计算机程序在计算机中如何被执行
的过程和原理。
计算机程序是由一系列指令组成的，这些指令告诉计算机要执行什么操作。
计算机程序的运行是通过将指令从存储器中读取到中央处理器中，并按照指令的要求进行处理和执行。
计算机程序的运行过程可以分为四个步骤：取指、分析、执行和存储。
在取指阶段，计算机会从存储器中取出下一条指令，这些指令通常存储在主存储器中。
在分析阶段，计算机会对指令进行解码，并确定要执行的操作。
在执行阶段，计算机会执行指令，并将结果存储在寄存器或主存储器中。
最后，在存储阶段，计算机会将结果存储在主存储器中，以便后续指令的执行。
计算机程序的运行涉及到多个组件，包括中央处理器、寄存器、存储器和输入/输出设备。
中央处理器负责执行指令，寄存器用于存储数据和指令，并且存储器用于存储程序和数据。
输入/输出设备用于将数据输入到计算机中，或将计算机的结果输出到其他设备中。
在计算机程序的运行过程中，还涉及到一些重要的概念，例如指令集架构、指令流水线、中断和异常处理。
指令集架构是一种指令集的设计方式，它规定了计算机可以执行的操作。
指令流水线是一种优化技术，它可以将多条指令同时执行，以提高计算机的运行效率。
中断和异常处理是用于处理计算机程序运行过程中出现的错误和异常
情况的机制。
总之，计算机程序的运行是一个复杂而又精细的过程，它需要计
算机各个组件之间的协作和配合，才能保证程序正确地执行。
简述计算机的工作原理和工作过程
简述计算机的工作原理和工作过程
计算机是一种能够自动执行指令的电子设备，它的工作原理和工作过程是由硬件和软件两部分组成的。
硬件是计算机的物理组成部分，包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显示器、键盘、鼠标等。
其中，CPU是计算机的核心部件，它负责执行指令和控制计算机的运行。
内存是计算机的临时存储器，用于存储正在运行的程序和数据。
硬盘则是计算机的永久存储器，用于存储操作系统、应用程序和用户数据等。
软件是计算机的程序和数据，包括操作系统、应用程序和用户数据等。
操作系统是计算机的核心软件，它负责管理计算机的硬件资源和提供基本的服务，如文件管理、进程管理、内存管理等。
应用程序是用户使用计算机的工具，如文字处理、图像处理、游戏等。
用户数据则是用户自己创建和存储的数据，如文档、图片、音乐等。
计算机的工作过程可以分为输入、处理、输出和存储四个步骤。
输入是指将数据和指令输入到计算机中，可以通过键盘、鼠标、扫描仪等设备完成。
处理是指计算机对输入的数据和指令进行处理，包括算术运算、逻辑运算、数据传输等。
输出是指将处理结果输出到显示器、打印机、音响等设备中，供用户观看或听取。
存储是指将数据和程序存储到内存或硬盘中，以便下次使用。
总的来说，计算机的工作原理和工作过程是由硬件和软件相互配合
完成的。
硬件提供计算机的物理支持，软件则控制计算机的运行和实现各种功能。
计算机的工作过程是一个不断循环的过程，通过输入、处理、输出和存储四个步骤，实现了计算机的各种功能。
存储程序原理
存储程序原理存储程序是计算机程序和程序员使用最多的术语之一，它是一种能够解决实际问题的计算机程序，能够将程序的指令和数据保存在存储器中。
存储程序的基本原理是将程序的指令和数据放在存储器中，以便计算机可以访问和读取它们，以完成特定任务。
存储程序的理论是基于程序控制器的概念，这是一种能够完成特定任务的控制单元。
程序控制器能够识别并读取特定的指令，并根据指令的要求执行操作。
程序控制器将指令以及其他信息存储在存储器中，以便程序在未来执行时存取时使用。
每当计算机执行程序时，都会根据程序的指令从存储器中读取数据和指令，并执行任务。
当程序运行时，程序控制器将指令及其相关数据从内存中提取出来，根据指令中的要求进行操作，最后将计算结果或操作结果存储回内存中，以便下次使用。
程序控制器还能够确保程序和数据结构的完整性，即确保程序和数据在计算机内部保持不变，以便程序正确地执行。
除了执行实际的程序操作之外，程序控制器还支持自动化程序和软件外围设备的控制，如硬盘驱动器，输入输出设备等。
程序控制器将收到的指令转化为相应的控制信号，发送给外围设备，以控制其运行。
存储程序中的程序控制是通用语言（汇编语言和机器语言）的核心部分，涉及到数据操作，控制结构，指令代码，指令译码等等。
程序控制过程将收到的指令转换为动作，以控制程序的运行，使用的技术涉及到内存管理，I / O控制，数据结构，指令编译等。
总的来说，存储程序是一种执行特定任务的计算机程序，它基于程序控制器，把程序的指令和数据保存在存储器中，计算机就可以访问和读取它们，完成特定任务。
程序控制器是支持存储程序运行的核心技术，它将收到的指令转化为控制信号，发送给外围设备，控制其运行；它也将指令及其相关数据从内存中提取出来，根据指令的要求进行操作，最后将计算结果或操作结果存储回内存中，以便下次使用。
存储程序控制原理的基本内容
存储程序控制原理的基本内容一、概述存储程序控制是计算机科学中的重要概念，它是指计算机按照一定的顺序执行一系列存储在主存储器中的指令。
本文将介绍存储程序控制的基本原理，包括指令的存储和执行过程、程序计数器、指令寻址和跳转等内容，以及存储程序控制的优点和应用。
二、指令的存储和执行过程存储程序控制的核心是指令的存储和执行过程。
计算机通过将程序的指令存储在主存储器（RAM）中，然后按照指令的顺序逐条执行。
在存储器中，每一条指令都有一个唯一的地址，计算机使用程序计数器（PC）来保存当前指令的地址，并且在每次指令执行完毕后自动增加PC的值，以指向下一条指令的地址。
三、程序计数器程序计数器（Program Counter，PC）是存储程序控制的重要组成部分。
它是一个特殊的寄存器，用于保存当前指令的地址。
计算机通过不断更新PC的值来控制指令的执行顺序。
1. PC的初始化在程序开始执行之前，PC的值需要初始化为程序的入口地址，即第一条指令的地址。
这样计算机就能够从正确的地址开始执行指令序列。
2. PC的更新在每次指令执行完毕后，计算机会自动将PC的值增加，以指向下一条要执行的指令的地址。
这个过程称为PC的更新。
3. PC的跳转有时候，程序需要根据一定的条件来改变指令的执行顺序，这就需要用到PC的跳转。
PC的跳转可以通过条件分支和无条件跳转两种方式实现。
四、指令寻址和跳转存储程序控制的另一个重要概念是指令的寻址和跳转。
指令的寻址是指计算机通过地址访问存储器中的指令，而跳转是指根据条件改变指令的执行顺序。
1. 直接寻址直接寻址是指指令中直接包含了操作数的地址。
计算机根据指令中给出的地址，直接访问存储器中的数据。
2. 间接寻址间接寻址是指指令中包含的是一个地址的地址。
计算机根据指令中给出的地址，先从存储器中读取出一个地址，然后再根据这个地址访问存储器中的数据。
3. 条件分支条件分支是指根据指令中给出的条件来决定是否要跳转到某条指令。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
首先，看如下最简单的C语言Helloword的代码
1#include <stdio.h>
2
3int main()
4{
5printf("hello, world\n");
6}
上面的代码我们保存在helloworld.c文件中。
其本质实际上是由0、1的比特（位）序列构成的。
8位为一个字节。
每个字节对应某个文本字符。
不少系统用ASCII来表示文本字符。
实际是由一个唯一的同字节大小的整数值来表示每个字符。
下面给出helloworld.c的ASCII表示。
# i n c l u d e <sp> < s t d i o .
35 105 110 99 108 117 100 101 32 60 115 116 100 105 111 46
h > \n \n i n t <sp> m a i n ( ) \n {
104 62 10 10 105 110 116 32 109 97 105 110 40 41 10 123
\n <sp> <sp> <sp> <sp> p r i n t f ( " h e l
10 32 32 32 32 112 114 105 110 116 102 40 34 104 101 108
l o , <sp> w o r l d \ n " ) ; \n }
108 111 44 32 119 111 114 108 100 92 110 34 41 59 10 125
以此类推，在计算机系统中，任何介质中的数据都是比特序列。
把他们区分成不同的数据对象，是通过数据对象的上下文来确定的。
程序编译
程序的编译过程如下图所示，分为预处理、编译、汇编、链接等几个阶段。
预处理：预处理相当于根据预处理命令组装成新的C程序，不过常以i为扩展名。
cpp hello.c -o hell.i
编译：将得到的i文件翻译成汇编代码.s文件。
gcc -S hello.i -o hello.s
汇编：将汇编文件翻译成机器指令，并打包成可重定位目标程序的O文件。
该文件是二进制文件，字节编码是机器指令。
as hello.s -o hello.o
链接：将引用的其他O文件并入到我们程序所在的o文件中，处理得到最终的可执行文件。
gcc -o hello hell.o
硬件组成：
从下图中看出一个典型的系统由总线、Cpu、I/O设备、主存等构成。
CPU: Central Processing Unit, ALU: Arithmetic/Logic Unit, PC: Program counter, USB: Universal Serial Bus.
程序执行
我们已经讨论了可执行文件产生的过程。
接下来讨论哈可执行文件执行的过程。
从上面途中的彩色线条可以清晰的看到这个过程，我们简单的把它分为6步。
1.shell程序执行指令，等待用户输入，这里我们输入“hello”。
2.shell程序将字符逐一读到寄存器中
3.再从寄存器取出放到主存中
4.当我们敲入回车时，shell程序得知输入结束，将hello目标文件的代码和数据拷贝到主存，从而加载hello文件数据包括最终被输出的字符串“hello，world\n”.利用了DMA访问技术，数据可不经CPU直接到主存
5.执行主程序中的机器语言指令，将“hello，world\n”串的字节从主存拷贝到寄存器堆。
6.从寄存器中把文件拷贝到显示设备。
1.1 程序是怎样在计算机中运行的
从键盘中读入hello命令，经过shell的解析，shell执行一系列的
指令将hello目标文件中的代码和数据从磁盘中拷贝到主内存当中，
如下图所示：
这个过程会利用DMA技术，不经过CPU数据直接从磁盘拷贝到内存当中
一旦hello目标文件中的代码和数据被加载到了内存当中，处理器就开始执行hello程序中的主程序的机器语言指令，这些指令将“hello world\n”串中的字符从内存中拷贝到寄存器中，再从寄存器中将这些内容拷贝到显示设备上，最终显示在屏幕当中。
静态库和动态库的制作
我们在实际编程工作中肯定会遇到这种情况：有几个项目里有一些函数模块的功能相同，实现代码也相同，也是我们所说的重复代码。
比如，很多项目里都有一个用户验证的功能。
代码段如下：
//UserLogin.h文件，提供函数声明
int IsValidUser(char* username, int namelen);
//UserLogin.c文件，实现对用户信息的验证
int IsValidUser(char* username, int namelen)
{
int IsValid = 0;
/*下面是具体的处理代码，略去*/
return IsValid
}
如果每个项目都保存着这两个UserLogin.h和UserLogin.c文件，会有以下几个
弊端:
1、每个项目里都有重复的模块，造成代码重复。
2、代码的重用性不好，一旦IsValidUser的代码发生了变化，为了保持设计的一致性，我们还要手工修改其他项目里的UserLogin.c文件，既费时又费力，还容易出错。
库文件就是对公共代码的一种组织形式。
为了解决上面两个弊端，就提出了用库文件存放公共代码的解决方案，其要点就是
把公共的（也就是可以被多次复用的）目标代码从项目中分离出来，统一存放到库文件中，项目要用到这些代码的时候，在编译或者运行的时候从库文件中取得目标代码即可。
库文件又分两种：静态库和动态库。
如果程序是在编译时加载库文件的，就是使用了静态库。
如果是在运行时加载目标代码，
就成为动态库。
换句话说，如果是使用静态库，则静态库代码在编译时就拷贝到了程序的代码段，
程序的体积会膨胀。
如果使用动态库，则程序中只保留库文件的名字和函数名，在运行时去查找
库文件和函数体，程序的体积基本变化不大。
静态库的原则是“以空间换时间”，增加程序体积，减少运行时间;
动态库则是“以时间换空间”，增加了运行时间，但减少了程序本身的体积。
静态库的方式
动态链接的方式。