天津大学C++ 第一章 C++程序设计基础

非十进制数转换为十进制数
• 【例】 • （2A4E）16 • ＝2 × 163＋A×162＋4×161＋E×160 • ＝8192＋2560＋64＋14 • ＝（10830）10
十进制数转换成ｒ进制数
• 十进制数转换成ｒ进制数： （r可以是任意进 制） • 十进制数转换成ｒ进制数，要对整数和小数 部分分别转换，最后再将两部分合成一个数。 • 方法： 整数部分的转换用除以ｒ取余数的方法，直 至商为０，余数依从右到左排列即为所求； 小数部分的转换用乘以ｒ取整数，直至取走 整数后余下的数为０止，所取整数从左至右 排列即为所求。
•
•
制表机的发明是机械计算机向电气技术转化的一 个里程碑,标志着计算机作为一个产业开始初具雏形。
• 2.现代的计算机 • 现代的计算机是电子计算机。 • 大家公认为世界上第一台现代计算机是在1946年 2月研制成功的.当时为了精确计算弹道轨迹和火力表， 美国费城大学“莫尔小组” 的四位科学家和工程师 研制出了世界第一台通用数字电子计算机 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)，即电子数字 积分计算机。 • 这台计算机共使用了18 800个真空管，重达30 t，占 地面积1 500平方英尺, 工作时至少需要200 kW电力, 每秒钟只能进行5 000次加减运算。虽然ENIAC体积 庞大，运算速度慢，但它预示着电子计算机时代的 到来，具有划时代的意义。 • 之后美国数学家冯· 诺依曼(J.Von Neumann)提出 的“程序存储方式”理论，即将运算步骤写成程序 预先存放在计算机中，然后让计算机执行程序, 以自 动完成计算,为现代计算机在体系结构和工作原理上 奠定了基础。
• 0.1.2 信息技术 • • 信息技术指获取、传递、处理、存储、再 生和利用信息的专门技术。 包括感测技术、 通信技术、计算机技术、 自动控制技术以及 由这些技术分解出的其他相关技术. • 信息技术是高新技术发展的基本代表和最主要 的技术领域, 正在对全球经济产生着巨大影响。 信息技术也是当今技术创新的基础和技术创新 的内容。
各部件主要功能
• 外存储器(也称辅助存储器): • 与内存储器相比，它的特点是存储容量 大、成本低，可以永久脱机保存信息， 但存取速度慢。常用的外存储器有: • 磁带、 软磁盘、 硬磁盘、 光盘
各部件主要功能
输入设备 • 其作用是将程序和数据输入到计算机中， 并转换成二进制代码，送入计算机主存。 • 常用的输入设备有： • 键盘、鼠标器、扫描仪、光笔等。 输出设备： • 其作用是将计算机的执行结果输出。输出 的形式是人们容易识别的形式，可以是数字、 字符、图形、图像、声音等。 • 常用的输出设备有： • 显示器、打印机、绘图仪、语音输出装置等。
数制
数制: 称为进位计数制，简称“进制”. 计算机中几种常用的进制 : 十进制: ―逢十进一” 二进制:有两个不同的数码符号０和１, 按“逢二进一” 八进制:有八个不同的数码符号０～７, 按“逢八进一” 十六进制:有16个不同的数码符号０～９ 和A、B、C、D、E、F，按“逢十六进一”
数值转换
• 任意进制数N 可以表示为： • N=an-1kn-1+ an-2kn-2 +… + a1k1 + a0k0 + a-1k-1 + ak-2 +… 2
• 其中ai 表示各数位上的数码，取值范围为0～r1 • r称为基数, • Ki 称为权。 对各种非十进制数，可利用此式转换为十进制 数。
……
数 据
存结果 ④
显示输出
……
9
⑤
…
……
计算机系统的工作过程
程 序
从存储器取一条指令
分析指令
执行指令
结束
4、计算机中的数据与编码
• 计算机中的数据
•
在现代计算机系统中，任何信 息都是以二进制来表示的，无论其 外在形式是文字、数值、图形图像、 声音，还是其他形式，在计算机内 部都是以0、1代码的形式处理的。
引论-计算机系统组成与工作原理
将主要介绍 以下内容： 冯·诺伊曼结构
计算机的组成
微型计算机系统 计算机中的数据与编码
1. 冯· 诺伊曼理论
硬件系统
计算机硬件系统由 运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成
硬件系统
运算器 控制器 存储器
输入设备 输出设备
CPU
内存储器
外存储器
微型计算机的主要部件
• 微机硬件系统的具体部件，包括总线、 主板、CPU、存储器、显示系统、键盘、 鼠标等。
总线
• 在微机系统的复杂结构中，各部件之间需要有 一个能够有效高速传输各种信息的通道，这就 是总线。微机基本结构是由总线将CPU、主存 储器和输入输出接口电路连接起来，并与外界 实现信息传送。 • 微机采用总线结构不仅提高了系统工作效率和 处理速度，简化了微机的系统结构，而且大大 简化系统硬件的设计过程，减轻了软件设计和 调试工作量，缩短了硬、软件的研制周期，从 而降低了系统成本。
3. 微型计算机系统
• 目前广泛使用的微型计算机(Microcomputer， 简称微机)。它以体积小、重量轻、功能强、 价格低等优点深受用户青睐。
微机硬件系统是由运算器、控 制器、存储器、输入设备和输 出设备五大部分组成，具体部 件，包括总线、主板、CPU、 存储器、显示系统、键盘、鼠 标、机箱等。
各种型号的主板
845PE 845E
845GE
845GL
845GV
CPU
• CPU是“中央处理器”或“中央处理单 元”的简称，对微型机来说也称为“微 处理器”。由于它将运算器和控制器集 成在一块芯片中，所以又称为“运算控 制器”，CPU的性能在很大程度上决定 了计算机系统的整体性能。
存储器
• 存储器主要用于存放计算机的程序和数 据，对存储器的基本要求是容量大、速 度高、价格低。单一的存储器硬件（主 存储器）难以满足要求。所以就提出了 多层次的存储体系结构： Cache—主 存—外存。
• 3.信息与数据的关系 • 数据是记录下来可被鉴别的符号，本身没有意 义, 只有经过解释才有意义，才能成为信息。 信息是经过加工并对客观世界产生影响的数据, 是对数据的解释。 • 信息按照应用领域可以分为管理信息、社会信 息、科技信息和军事信息等; • 信息按照反映形式可分为数字信息、图像信息 和声音信息等。
输入设备
输出设备
软件系统
操作系统 语言处理程序 服务程序
…
工具软件 应用软件包 用户程序
系 统 软 件 应 用 软 件
软 件 系 统
…
计算机硬件结构关系图
计算程序
输入设备 原始数据 外 部 设 备 接 口 内存储器 存数 运算器 取数
输出设备 计算结果
指令
外存储器
控制器
指令数据线
控制信号线
各部件主要功能
输出设备
输入
打印机
程序 原始数据 键盘 内存
输出
运算结果
指令数据线 控制信号线
CPU（由运算器和控制器组成）
2.计算机的组成
• 一台完整的计算机系统是由硬件系统和 软件系统组成。
软件系统
硬 件系统
计算机硬件系统
CPU
硬件系统
主机
运算器 控制器
内存（ROM / RAM /Cache） 外存储器
外部设备
计算机系统的基本工作原理
（用①②③④⑤表示） 5+4=? 计算程序基本工作步骤： 内存
程序
输入设备
执行
①
磁盘
逐条取出指令 对指令译码 控制器
②
0001 0010 取操作数4 0011 相加、存结果 0100 显示输出
… 取操作数5 …
程
序
③
相加运算 运算器 分别取数5、4
…
1000 1001 … 1100 5 4
• 0.2.2 计算机的发展历程 • 从世界上第一台电子计算机诞生至今, 计算机的发展总体上 可以划分为五代。 • 第一代电子计算机为电子管计算机，时间大至在1946年 到1953年。 • 第二代电子计算机为晶体管计算机，时间大至在1954年 到1964年。 • 第三代电子计算机为集成电路计算机，时间大至在1964 年到1974年。 • 第四代电子计算机是采用大规模和超大规模集成电路 和半导体存储器的计算机,时间大至在1974年到1991年。 • 第五代电子计算机仍采用超大规模集成电路，其主要特 点是大规模并行数据处理及系统结构的可扩展性。第五代计 算机的时间大至可以认为是1991年至今。
运算器：是对数据进行算术和逻辑运算 的部件； 控制器：是整个计算机硬件系统的指挥 控制中心，主要任务是不断从存储器取 出指令、分析指令并执行指令。 • 运算器和控制器合称中央处理器，简称 ＣＰＵ。
各部件主要功能
• 存储器：是计算机中存放程序和数据的部件。 • 通常分为: 内存储器（简称内存） • 外存储器（简称外存或辅存） • 内存又分为： • 高速缓冲存储器（Cache) • 只读存储器（ROM--Read Only Memory) • 随机存储器（RAM--Random Access Memory) •
主 机
外部设备
计算机内部采用二进制形式表示数据和指令,如:存储器
存储单元 （字 节）
0 0 0
1 1 1
1 1 1
0 0 0
0 0 1
0 0 0
0 1 0
0 0 0
存储器
存储单元地址
0
1
1
0
0
0
0
0
存储程序并自动执行
外部存储器 软盘 输入设备
0 0 10 0 0 11 0 0 0 0 0 0 11 0 0 0 0 0 101
0.1.3 信息技术与信息产业
• 信息技术的发展大大促进了信息产业的发展, 信息技术正在成为各国经济增长的新动力. 信息 产业的概念有狭义和广义之分。 • 狭义信息产业主要指以计算机和通信技术为 核心的信息处理产业;
• 0.2 计算机发展简史 1642年，法国数学家帕斯卡(B.Pascal)就发明了齿轮式加减 法器, 这是人类历史上第一台机械式计算机。 • 1673年, 德国数学家莱布尼兹(G.W.Leibniz)设计完成了机 械乘除器, 从而使得机械式计算设备能够完成基本的四则运算。 • 1822年，英国数学家巴贝奇 (C.Babbage) 尝试设计用于航海 和天文计算的差分机和分析机, 这是最早采用寄存器来存储数 据的计算机. • 1884年，美国的霍列瑞斯 (H.Hollerith) 制造出了制表机并 获得专利。这是计算机发展史上第一次质变。
字符编码
• 为了对计算机中非数值的文字 和符号进行处理，需用二进制 数表示这些文字和符号。字符 编码就是规定用怎样的二进制 数编码来表示文字和符号。 • 主要包括： • BCD码 • ASCII码 • 汉字编码
BCD码
• BCD码又称二—十进制编码 （Binary Coded Decimal） • 这种编码是把十进制数的每一位分别表示 成四位二进制数形式的编码。 • 【例】 • 十进制数１2的BCD码为：0001 0010 • 十进制数825的BCD码为：1000 0010 0101
非十进制数转换为十进制数
• 【例】
• （1101.11)2 • ＝ 1×23+1×22+0×21+1×20+1×21+1×2-2 • ＝8＋4＋0＋1＋0.5＋0.25
• ＝(13.75)10
非十进制数转换为十进制数
• 【例】 • （456.124)8
• ＝4×82 ＋5×81 ＋6×80 ＋1×8-1 ＋2×8-2 ＋4×8-3 • ＝ 256 ＋ 40 ＋ ６ ＋ 0.125 ＋ 0.03125 ＋ 0.0078125 • ＝(302.1640625)10
第一部分 C++结构化程序设计
第一章 C++程序设计基础
金志刚
教授
天津大学通信系
引论-计算机基础
• 0.1 信息与信息技术基础 • 0.1.1 信息与数据 • 1.信息 信息是当今社会经济发展的重要因 素, 没有一个严格的定义, 信息既不是物质, 也 不是能量，信息是一种宝贵的资源。 • 信息、材料(物质)、能源(能量)是组成社会 物质文明的三大要素。 • 2.数据 数据是信息的载体。数值、文字、 语言、图形、图像等都是不同形式的数据。
微wenku.baidu.com的基本结构
• 微机系统的总线由地址总线AB、数据总 线DB及控制总线CB组成。（地址总线 是单向的）
地址总线AB 数据总线DB
控制总线CB
CPU
主存储器 I/O接口 I/O设备
主板
软驱插座 串口
USB接口
并口
电源插座
电池 PCI插槽 AGP插槽 芯片组 内存插槽 IDE排线插座 CPU插座
主板是微机内最大的一块电路板。 主板上有CPU插槽、内存槽、高速缓冲存储器、控制芯片 组、总线扩展（ISA、PCI、AGP）、外设接口（键盘接 口、鼠标接口等）、晶振、CMOS、主板BIOS、键盘BIOS