计算机导论第四章
计算机导论第4章教案_PPT幻灯片
PASCAL语言是系统地体现结构程序设计思想的第
一种语言，既适用于数值计算，又适用于数据处理。 PASCAL语言的特点是结构清晰，便于验证程序的正确性， 简洁、精致；控制结构和数据类型都十分丰富，表达力强、 实现效率高、容易移植。
（5）程序模块 模块有一系列优点：第一，可以构造抽象数据类 型，用户可以对这种数据进行操作，而并不需要 知道它们的具体表示方法；第二，可以把有关的 操作归并为一组，并且以一种受控制的方式共享 变量；第三，这样的模块是独立编译的方便单元。
（6）循环控制结构
4.1.1 程序设计语言的特点
（7）分支控制结构
（2）类型说明 通过类型说明用户定义了对象的类型，从而确定 了该对象的使用方式。编译程序能够发现程序中 对某个特定类型的对象使用不当的错误，因此有 助于减少程序错误。
（3）初始化 为减少发生错误的可能性，应该强迫程序员对程 序中说明的所有变量初始化。
4.1.1 程序设计语言的特点
（4）程序对象的局限性 程序设计的一般原理是，程序对象的名字应该在 靠近使用它们的地方引入，并且应该只有程序中 真正需要它们的那些部分才能访问它们。即局部 化和信息隐蔽原理。
4.1 计算机程序和高级语言
基础知识 4.1.1 程序设计语言的特点 4.1.2 程序设计语言的选择
退出
高级语言按转换方式可将它们 分为两类 ：
（1）解释类：应用程序源代码一边由相应语言的 解释器“翻译”成目标代码，一边执行。
效率比较低，而且不能生成可独立执行的可执行 文件，应用程序不能脱离其解释器，但这种方式比较 灵活，可以动态地调整、修改应用程序。
程序分块结构是FORTRAN的基本特点，该语言书写紧 凑，灵活方便，结构清晰，自诞生以来至今不衰，先后经 历了FORTRAN II、FORTRAN IV、FORTRAN 77的发展过 程，现又发展了FORTRAN结构程序设计语言。
第4章-计算机硬件知识
计算机导论
内存
➢ 只读存储器（ROM）
➢ ROM中的数据一般是在计算机出厂前由制造商写入的，在断电或 关机后数据也不会丢失。主要用于存放与计算机开机相关的系统 引导程序、开机自检程序和系统参数等。
➢ 中央处理器是组成计算机最核心的部件。随着集成电路技术的不断发
展，CPU可以集成在一个半导体芯片上，这种具有中央处理器功能的
超大规模集成电路芯片，称为微处理器。微处理器就是芯片化的CPU。
➢ CPU还广泛应用在智能手机、数码相机和数控机床等数字化智能设备
上。
➢ 近些年，超级计算机、大型计算机等高端计算机系统也采用大量的通
计算机的基本组成与工作原理
计算机的基本组成；计算机的基本工作原理
/01
Python语言程序设计
计算机的基本组成与基本工作原理
计算机是一种能够按照程序对数据进行自动处理的电子设备。 这里所说的计算机是指存储程序式电子数字计算机，组成计算 机硬件的主体是电子器件和电子线路，计算机存储和处理的是 数字信息，存储在计算机中的程序通过控制器控制计算机的数 据处理工作。
计算机导论
CPU芯片的制作过程
➢ CPU的设计—设计指令集
➢ 设计CPU，首先要做的工作是设计指令集，即明确CPU能执行哪 些指令，具备哪些功能。指令集中包括算术运算指令、逻辑运算 指令、存取数据指令、比较指令、转移指令等。
➢ 设计指令集可以使用硬件描述语言（HDL），Verilog HDL和 VHDL是最流行的两种硬件描述语言。Verilog HDL以文本形式 描述数字系统硬件的结构和行为，用它可以表示逻辑电路图、逻 辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所能完成的逻辑功能。
计算机导论课件-第4章-计算机操作系统概述
4.1 操作系统的功能
2、存储器管理 存储管理主要管理内存资源。当多个程序共享有限的内存
资源时，会有一些问题需要解决，比如，如何为它们分 配内存空间，同时，使用户存放在内存中的程序和数据 彼此隔离、互不侵扰，又能保证在一定条件下共享等问 题，都是存储管理的范围。当内存不够用时，存储管理 必须解决内存的扩充问题，即将内存和外存结合起来管 理，为用户提供一个容量比实际内存大得多的虚拟存储 器。
RTOS设计目标：对外部请求能在严格的时限内作 出响应，有高可靠性和完整性
硬实时任务（Hard Real-time Task） 软实时任务（Soft Real-time Task）
实时操作系统
分类： 第一类：实时过程控制
工业控制，军事控制，... 第二类：实时通信（信息）处理
电讯（自动交换），银行，飞机订票 股市行情
设备驱动程序（Device Drivers）
存储器管理器（Memory Manager）
调度和分派程序（Scheduler and Dispatcher）
5.4 系统的引导
现代操作系统处理的难题(1)
进程（Process）
对正在运行的程序的抽象 一个进程至少包括三部分内容：
一段可执行的程序 程序的相关数据：变量、工作空间和缓冲区等 程序执行的上下文环境，即进程的状态
4.1 操作系统的功能
3、设备管理 操作系统应该向用户提供设备管理。设备
管理是指对计算机系统中所有输入输出设备 (外部设备)的管理。设备管理不仅涵盖了进行 实际I/O操作的设备，还涵盖了诸如设备控制 器、通道等输入输出支持设备。
4.1 操作系统的功能
4、文件管理 系统中的信息资源(如程序和数据)是以文件的形式
《计算机科学导论》第4章操作系统精品PPT课件
4.3 操作系统的功能
3.网络操作系统的功能
常用的网络操作系统有Windows NT、UNIX、Linux、 NetWare等。网络操作系统除具有一般操作系统的功能外，还 应该具有以下功能：
• 网络通信 • 网络资源管理 • 网络服务 • 网络管理 • 互操作
4.4 操作系统的分类
1.批处理操作系统
来描述一个进程 。
(2) 进程的状态 ：三个最基本的状态：运行态、就绪态、阻塞
态。
运行态
就绪态
阻塞态
4.5 一些基本概念及组成
(3) 进程调度 ：不同的系统会采用不同的调度算法 。
(4) 进程通信 ：包括进程的同步与互斥、管道通信、
共享内存、消息队列 、网络通信。
4.5 一些基本概念及组成
• 存储管理 (1) 单一分区：整个内存除了操作系统外，另外的内存空间只分
(1) 文件： 可以长期保存在外存中的、被赋名了的、信息单元的 集合
(2) 目录：目录是一些目录项的列表，每个目录项一般含有文件 名，以及文件控制说明信息(或文件的索引节点号)。
4.5 一些基本概念及组成
2.操作系统的基本组成
操作系统
用户接口
存储管理 进程管理 设备管理 文件系统
4.5 一些基本概念及组成
• 地址空间
(1) 物理空间：物理内存的连续的物理单元隔成物理地址，物理
(2)
地址的集合即为物理空间 。
(2) 逻辑空间：进程的逻辑地址的集合，这个地址的开始值通常
为0，一直到某个最大值。
4.5 一些基本概念及组成
• I/O设备 (1) 字符设备 ：以字符为单位发送或接收一个字符流。 (2) 块设备 ：信息存放在固定大小的块中，这些块有自己的地址 。 • 文件
计算机科学导论第第4章讲稿程序设计基础
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4.2.2 面向对象的程序设计方法
对象
对象(Object)是具有某些特性的具体事物的抽象。 对象在现实生活中到处可见。凡是我们要处理的事物都 可成为处理的对象，包括可见的事物（如人、汽车、电 话等）和非可见的事物（如感情、思想等）。
例如，一个人是一个对象，一台PC机是一个对象； 再将一台PC机拆开看，便有显示器、机箱、硬盘、主板 、处理器、鼠标等，这每一个部件又是一个对象，即PC 机对象是由多个“子”对象组成的，此时PC机可看作为 一个容器对象。
（2）封装性
类的封装性是指类的内部信息对用户是隐蔽的。如同一台
电视机的使用者只需了解其外部按钮（用户接口）的功能与
用法，而无需知道电视机的内部构造与工作原理一样。
（3）多态性
类的多态性是指一些相关联的类包括同名的方法程序，但
方法程序的内容不同。
计2算020机/11/科10 学导论
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4.3 基本数据结构
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4.3.1 基本概念 数据结构主要研究：
1. 数据集合中数据元素之间所固有的关系，即 数据逻辑结构；
2. 数据处理时数据在计算机中的存储关系，即 数据存储结构；
3. 对数据所进行的操作，即算法。
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4.3.1 基本概念
数据存储结构是逻辑结构在计算机存储器中的表示
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数据物理结构
数据元素在计算机中通常有四种存储方式：
顺序 链式 索引 散列
常用顺序存储结构和链式存储结构。
S: 数据结构
D: 数据元素集合
R: D中数据元素之间前后件关系集合，
计算机导论试卷第4章课后习题与参考答案
计算机导论试卷第4章课后习题与参考答案第四章课后习题与参考答案一、选择题1．能将高级语言编写的源程序转换为目标程序的软件是（）A、汇编程序B、编辑程序C、解释程序D、编译程序2．类和对象之间的关系是（）。
A、定义和被定义的关系B、调用和被调用的关系C、类即是对象数组D、抽象和具体的关系3．下列是面向对象系统的特性的是（）。
A、封装性B、二义性C、可重用性D、完整性4．计算机能直接执行的程序是（）。
A、机器语言程序B、汇编语言程序C、高级语言程序D、自然语言程序5．下列高级语言中，能用于面向对象程序设计的语言是（）。
A、C语言B、C++语言C、FORTRAN语言D、Pascal语言6．软件生存周期中的需求分析阶段的任务是确定（）。
A、软件开发方法B、软件开发工具C、软件开发费用D、软件开发系统的功能7．程序设计语言所经历的主要阶段依次为（）。
A、机器语言、高级语言和汇编语言B、高级语言、机器语言和汇编语言C、汇编语言、机器语言和高级语言D、机器语言、汇编语言和高级语言8．关于计算机软件叙述中正确的是（）。
A、用户所编写的程序即为软件B、源程序称为软件C、软件包括程序和文档D、数据及文档称为软件9．下列叙述中，错误的是（）。
A、计算机软件是指计算机中的程序和文档B、软件就是程序C、系统软件是应用程序与硬件间的接口D、为课程管理开发的软件属于应用软件10．一个栈的输入序列为1 2 3，则下列序列中不可能是栈的输出序列的是（）。
A、2 3 1B、3 2 1C、3 1 2D、1 2 311．在数据结构中，从逻辑上可以把数据结构分成（）。
A、动态结构和静态结构则B、线性结构和非线性结构C、集合结构和非集合结构D、树状结构和图状结构12．在软件生存周期中，能准确确定软件系统必须做什么和必须具备哪些功能的阶段是（）。
A、概要设计B、详细设计C、可行性分析D、需求分析13．软件测试的目的是（）。
A、证明软件系统中存在错误B、找出软件系统中存在的所有错误C、尽可能多地发现系统中的错误和缺陷D、证明软件的正确性14．下面叙述正确的是（）。
计算机导论第四章 算法与数据结构基础
4.2.2 结构化程序设计
1. 什么是结构化程序设计
结构化程序设计，是指采用自顶向下、逐步求精的设计方法和单 入口、单出口的控制成分的一种程序设计技术。 用先全局后局部、先整体后细节、先抽象后具体的逐步求精过程 开发出的程序有清晰的层次结构，容易阅读和理解。 该设计方法符合人们解决复杂问题的普遍规律，因此可以显著提 高程序设计的成功率和生产率。
删除表元素Delete（L，i）
2．堆栈
（1）堆栈的定义
它是一种操作受限制的特殊线性表，它只能够在表的一端（表尾） 进行插入和删除操作，该表尾称为栈顶（top）。
堆栈常用的操作是进栈和出栈，遵循“先进后出”（FILO）的原 则进行，如图4-9所示。
图 4-12 堆栈的进栈和出栈
（2）堆栈的存储结构
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4.3 数据结构基础
4.3.1 数据与数据结构
1．数据（Data）
数据，指凡是能输入到计算机并能被计算机程序所处理的符号总称。 数据不仅包含用于科学计算的数值，其它如字符、图像、声音、动 画、视频等信息都可以视为数据。
2．数据元素（Data Element）
数据集合中的每一个个体称为数据元素，它是数据的基本单位， 又可称为结点或记录。同类数据元素的集合称为数据对象。
（5）输出（Output）
一个算法具有一个或多个输出，这些输出同输入之间存在某种特定 的关系。
3．算法和程序的区别
一个算法必须是有穷的，但一个程序不一定满足有穷性 程序中的指令必须是机器可执行的，而算法中的指令则无此限制
2010计算机导论Chapter4复习提纲
哈尔滨工业大学《计算机导论》课程复习提纲
任课教师：战德臣，聂兰顺
的且各组成要素之间是有关联的(内特性)。组成要素很多，可以仅描述与系统相关的组成要 素即可(复杂度)。 控制论基础：系统被区分为物理系统和控制系统。控制系统通常是计算系统，它接受来 自物理系统的数据及状态，进行决策并下达指令控制物理系统的运行(控制与被控)。 分解论基础：系统是复杂的，化解复杂为简单的办法就是分解，将系统分解为不同的部 分，各个击破。分解、再分解，直到清楚为止。 6.结构化方法的基本思想 结构化方法的基本思想是系统的外特性和内特性分离描述， 首先刻画外特性， 即系统的 边界和环境。外特性刻画清楚后，再刻画内特性，即系统的构成。 外特性的刻画方法如下，以功能或活动为中心，刻画功能的输入、输出、目标与控制和 支撑等；输入：从外界传到系统中的信息；输出：从系统中传到外界的信息；功能或活动： 被认为是将输入转换为输出的一种变换过程。一般，宏观层面称功能，而微观层面称活动。 目标与控制：功能应达到的目标，或者说，功能是在目标与控制的控制下执行。支撑：执行 功能或活动所需要的必要的支撑条件。 外特性刻画中将系统内部构成封装起来， 以屏蔽内部 细节对外特性描述的干扰。 内特性以单独的图来描述， 描述其功能分解、 每一子功能在该功能内的外特性及各个子 功能关系的描述。功能分解：上级功能被分解为若干个下级功能(被称为子功能)，从逻辑上 这些子功能的集合应等价于该上级功能。 子功能外特性的描述： 描述每一个子功能的外特性。 子功能关系的描述：建立子功能之间的关系。可以认为：功能(内部构成)＝子功能的集合＋ 子功能外特性集合＋子功能之间关系的集合。 如此自顶向下，逐级分解，便可由粗至细将一个复杂系统刻画清楚。 7. 结构化方法的基本原则 抽象原则： 抽象原则是一切系统科学方法都必须遵循的基本原则， 它注重把握系统的本 质内容而忽略与系统当前目标无关的内容， 即： 既能够理解细节， 同时又能从细节中跳出来。 模型化原则：抽象的结果需要通过模型来表达，尽可能采用非数学化模型(图示化模型) 和形式化模型来表达(后者要比前者严格) 。必要情况下，也可以数学化模型来表达。典型 的模型包括： 分解原则： 分解原则是结构化方法中最基本的原则， 它是一种先总体后局部的思想原则， 在构造信息系统模型时，它采用自顶向下分层解决的方法。 模块化原则： 模块化是结构化方法最基本分解原则的具体应用， 它主要出现在结构化设 计阶段中，其目标是将系统分解成具有特定功能的若干模块从而完成系统指定的各项功能。 等价性原则：上级功能和下级子功能在边界范围内的宏观意义上的等价性原则。 8.面向对象方法的基本思想 面向对象方法的基本思想： (1)确定系统的范围，识别出系统可能涉及的对象(类)； (2)对每一个对象做如下的工作：识别该对象的所有状态；识别对象的状态转换及转换 条件和动作；识别该对象的所有可能的活动；识别该对象的数据存储与显示；识别该对象的 其他特性。 (3)对所有对象，按识别的内容建立相关的模型。 简单而言，以对象为中心, 逐一地独立地分析或设计每一对象的复习提纲
计算机导论第4章课后答案
操作系统：有效地组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并提供多种服务功能及友好界面，方便用户使用计算机的系统软件。
简单地说就是管理计算机资源、控制程序执行、提供多种服务、方便用户使用。
批处理操作系统：指操作员将用户提供的若干个作业以“成批”方式，同时交给计算机系统。
分时操作系统：把计算机与许多终端用户连接起来，分时操作系统将系统处理机时间与内存空间按一定的时间间隔，轮流地切换给各终端用户的程序使用。
实时操作系统：一种能在限定时间内对外部事件作出响应和处理的计算机系统，可以分为实时控制系统和实时信息系统。
通用操作系统：同时具有分时、实时和批处理功能的操作系统。
单用户单任务操作系统：只允许一个用户使用计算机，且只允许该用户运行一个程序。
单用户多任务操作系统：只允许一个用户使用计算机，但只允许该用户提交多个程序并发执行，即可以同时完成多个任务，从而有效地改善系统的性能。
多用户多任务操作系统：允许多个用户通过各自的终端，使用同一台主机，共享主机系统中的各类资源，而每个用户又可以提交几个程序，使它们并发执行，从而进一步提高资源利用率和增加系统吞吐量。
GUI：又称图形用户接口）是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。
与早期计算机使用的命令行界面相比，图形界面对于用户来说在视觉上更易于接受。
API：API(Application Programming Interface,应用程序编程接口)是一些预先定义的函数，目的是提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件的以访问一组例程的能力，而又无需访问源码，或理解内部工作机制的细节。
虚拟内存：虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。
它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存（一个连续完整的地址空间），而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片，还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。
虚拟设备：指通过某种方法（如分时方法）把一台独占型物理设备改造成能供多个用户共享使用的逻辑设备。
计算机导论 第4章 计算机软件基础PPT课件
操作系统的功能
进程的特征 1.动态性。进程是动态产生，动态消亡，进程在生 命周期内，在三种基本状态之间转换 2.并发性。任何进程都可以同其他进程一起并发执 行 3.独立性。能被CPU调度的独立运行的基本单位 4.异步性。进程之间相互制约，使进程具有执行的 间断性，即按各自独立、不可预知的速度向前推进。 5.结构特性。进程=程序+数据+进程控制块
2、共享性(sharing) 指操作系统中的资源可被多个并发执行的进 程共同使用，而不是被一个进程所独占。 资源共享的方式可以分成两种： 第一种是互斥访问。第二种是同时访问。 共享性和并发性是操作系统两个最基本的特 性，它们互为依存。
3、虚拟性(virtual)
把物理上的一个实体变成逻辑上的多个对应物
操作系统的功能
资源管理：操作系统对设备和信息资源按照 一定策略进行分配和调度。
1.存储管理，分配内存空间及收回 2.处理器管理，按照策略将处理器交替地分 配给系统内等待运行的程序。
3.设备管理，分配和回收外部设备，控制外 部设备按用户程序的要求进行操作。
4.信息管理，向用户提供文件系统
操作系统的功能
操作系统(OS)
操作系统对内管理计算机的资源和控制程序 的运行，扩展硬件功能。
操作系统对外提供良好的人机界面，方便用 户使用计算机。
最重要、最基本的系统软件。也是最底层的 软件。
常用的系统有DOS、WINDOWS、UNIX、 Linux等。
操作系统
操作系统的主要功能： 资源管理 程序控制 人机交互 进程管理等
程序控制 执行某种程序设计语言编写的源程序时，
通过调入编译程序，将源程序转换为目标程 序，分配相应的存储空间，按程序的要求执 行。
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4.1从机器语言到高级语言
高级语言：目前比较流行的高级语言有C、C++、Java、C#等
4.2高级语言程序设计
4.2.3
4.2.2程序设计：
1.根据算法描述编写程序
（1）输入语句：scanf，get
（2）计算语句：表达式和赋值语句等
（3）判断和转向语句：if，goto等
（4）输出语句：printf，put等
（5）循环语句：while，for，do等
2.在集成开发环境开发应用程序
Visual C++6.0 Visual Studio 2010等
基本步骤：
1）编写程序
2）编译·连接
3）运行
4.3可视化程序设计
1.类和对象
例如：
类：汽车，学生，学校，房子，蔬菜等
对象：奥迪A6
2.属性，方法和事件
（1）属性
例如汽车类的，它的型号，发动机的排量等就是它的属性（2）方法
类进行的操作叫做方法
（3）事件
触发类的动作叫做事件。
例如对某一按钮，鼠标单击就是它的一个事件。
4.4web程序设计
1.静态网页和动态网页
1）静态网页：早期的Web网站以提供信息为主要功能，网页的内容由设计者事先将固定的文字及图片放入网页中，这些内容只能由人手工更新。
静态网页文件采用HTML语言描述，扩展名通常为htm或html。
一般的普通用户通过Miscrosoft Office包中的Frontpage软件就可以设计静态网页。
也可以用word，在保存的时候另存为html文件就行。
2）动态网页
Web服务器能通过Web请求了解用户的输入操作，从而对此操作做出相应的响应，整个过程中页面的内容会随着操作的不同而变化。
设计动态网页，需要采用Web开发技术。
2.Web’开发技术
ASP（）,JSP,PHP
4.5数据结构
1）线性表：由n（n≥0）个相同性质的数据元素组成的有限序列。
对线性表的操作包括：插入，查找，删除等。
2）栈：是一种运算受限的线性表，插入和删除都限制在表的同一端进行。
允许插入，删除的这一端叫做栈顶，另一端叫为栈底。
栈的特点是先进后出。
对栈的操作包括：进栈，出栈等。
3）队列：是先进先出的线性表。
对队列的插入操作限制在表的一端（队尾）进行，删除操作在表的另一端（队头）进行。
不含数据元素的空表头称为空队列。
对队列的操作包括：进队，出队等。
4）树：
对树进行的操作包括遍历所有的树的结点。
5）图
4.6软件工程
1）制定计划
开发人员与客户一起进行需求分析，确定软件的开发目的及其可行性。
2）需求分析
在确定软件开发可行的情况下，对软件需要实现的各个功能进行详细分
析。
然后编写出软件需求说明书，提交管理机构评审。
3）软件设计
软件设计阶段主要根据需求分析的结果，对整个系统进行设计‘。
软件设计分成概要设计和详细设计。
1概要设计：在设计过程中，设计人员把已确定的各项需求转换成一个相
应的
体系结构。
结构体中的每一组成部分都是意义明确的模块，每个模块
都和某些需求相对应。
2详细设计：对每个模块要完成的工作进行具体的描述，为源程序编写打下基础。
前面介绍的算法及其描述算法的工具（例如流程图），主
要用于详细。
设计。
4）程序编码：程序编码阶段是将软件详细设计的结果转换成计算机可以运行的程序代码。
在程序编码中必须要制定统一且符合标准的编写规范，保证程序的可阅读性
及其易维护性，提高程序的运行效率。
5）软件测试：在软件设计完成后要经过严密的测试，以便发现软件在整个设计过程中存在的问题并加以纠正。
6）程序维护：在软件开发完成之后并投入使用后，由于多方面的原因，软件不能继续
适应用户的需求。
因此。
要延续软件的使用寿命，就必须对软件进行修改
扩充等维护。