計算機程序設(shè)計基礎(chǔ)教材

1、第一章 計算機及程序設(shè)計基礎(chǔ)知識計算機是20世紀最偉大的科技成果之一。自1946年第一臺計算機誕生以來，計算機科學(xué)以一日千里的速度向前發(fā)展?，F(xiàn)在，計算機作為一種現(xiàn)代化的處理信息的工程，已應(yīng)用于各行各業(yè)各個領(lǐng)域之中，數(shù)值信息、文字信息、圖像信息、動畫信息甚至聲音信息都可以通過計算機來存儲各處理。不過計算機所做的任何工作都是在程序的控制下進行的，從計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢看，未來的計算機將是半導(dǎo)體技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)和電子仿生技術(shù)等相互結(jié)合的產(chǎn)物。由于集成光學(xué)、超導(dǎo)器伯以及電子仿生技術(shù)的開發(fā)將為計算機開拓更加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，從而將出現(xiàn)光學(xué)數(shù)字計算機、超導(dǎo)計算機以及人工智能計算機等全新的計算機。

2、可以預(yù)見新一代計算機主要著眼于機器的智能化，以知識庫為基礎(chǔ)，采用智能接口，能進行邏輯推理、完成判斷決策，具有自然的人機通信能力等。通過本課程讀者將重點學(xué)習(xí)程序設(shè)計的基本方法，同時學(xué)習(xí)掌握一些關(guān)于計算機的基本知識。第一節(jié) 計算機系統(tǒng)組成及基本工作原理一、 計算機系統(tǒng)概述一個完整的計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)指的是組成計算機有具體的物理設(shè)備。1946年2月，美國賓夕法尼亞大學(xué)的ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator 電子數(shù)值積分器和計算器）開始運行，同年美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮諾曼在參加第一臺計算機的研制中，提出了

3、三個重要的設(shè)計思想：j計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備等五個基本部件組成；k采用二進制；l程序和數(shù)據(jù)一樣都存放在存儲器中；馮諾依曼的思想奠定了計算機科學(xué)發(fā)展的理論基礎(chǔ)，并被應(yīng)用于實際設(shè)計中，為計算機的發(fā)展立下了不朽的功勛。按照馮諾依曼的思想設(shè)計的計算機被稱為馮諾依曼型計算機。50多年來，計算機的性能、速度、應(yīng)用領(lǐng)域等都發(fā)生了翻天覆地的變化，但是計算機的基本結(jié)構(gòu)一直沒有變。概括地說計算機由五大部件組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。計算機各部件的功能為：（1） 運算器。算術(shù)邏輯運算部件，又稱ALU。負責(zé)完成所有算術(shù)運算、邏輯運算任務(wù)。（2） 控制器。如同是人的大腦，負責(zé)控制指揮計算

4、機各部件按照指令指定的功能進各種操作，使計算機能夠按照程序的安排，自動完成規(guī)定的任務(wù)。（3） 存儲器。計算機的重要部件之一，是計算機能夠?qū)崿F(xiàn)“存儲程序”功能的硬件基礎(chǔ)。程序和數(shù)據(jù)以及運算的中間和最終結(jié)果均以二進制形式存儲在其中。（4） 輸入設(shè)備。用來接受用戶輸入的原始數(shù)據(jù)各程序，并將它們變?yōu)橛嬎銠C能夠識別的代碼形式存放到存儲器中（5） 輸出設(shè)備。用于將存儲器中經(jīng)計算機處理得到的運算結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兯芙邮艿男问?，輸出到相?yīng)的介質(zhì)上，供使用者觀看、分析和保存。 上面所述的五大部件構(gòu)成了計算機的硬件部分。我們通常把運算器和控制器統(tǒng)稱為CPU，CPU是中央處理器（Central Processing

5、Unit）的英文縮寫，并把CPU和存儲器合稱為主機。 計算機軟件系統(tǒng)包括了計算機運行所需的各種程序及其有關(guān)的文檔資料。計算機系統(tǒng)是在硬件（裸機）的基礎(chǔ)上，通過一層層軟件的運行，向用戶呈現(xiàn)出友好的使用界面和強在的功能。根據(jù)程序的不同用途，通常把軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分。系統(tǒng)軟件是計算機設(shè)計制造者提供的管理計算機全部軟硬件資源的軟件。通常包括操作系統(tǒng)、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理程序、工具和服務(wù)程序等。這些系統(tǒng)程序中，操作系統(tǒng)是最核心的軟件，其他所有程序都要在它的支持下工作。應(yīng)用軟件是專門為某一應(yīng)用目的而編制的通用或?qū)Ｓ贸绦?。?yīng)用軟件必須在系統(tǒng)軟件的支持下才能工作。需要指出的是

6、，計算機的硬件系統(tǒng)各軟件系統(tǒng)之間是相輔相成、缺一不可的。可以想象，如果沒有軟件系統(tǒng)，計算機就是一個死的軀殼；如果沒有硬件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)出就沒有立身之地。圖1-2反概括了計算機系統(tǒng)的組成，圖1-3反映了用戶和軟件、硬件之間的關(guān)系。二、 計算機的基本工作原理從圖1-1可見，計算機種有兩股信息流在流動，一股是數(shù)據(jù)流，它包括參加運算的原始數(shù)據(jù)、運算過程中的中間結(jié)果和最終結(jié)果，還包括程序中的指令；另一股是控制流，是由控制器發(fā)往各部件的命令。在計算機內(nèi)部，這些信息都用以0和1組合而成的二進制代碼來表示，因為計算機能理解、識別和執(zhí)行的只能是二進制信息。我們把程序和數(shù)據(jù)同時存儲存儲器中，在發(fā)出運行命令以后，計

7、算機能夠自動完成運算，就是因為在存儲器中存儲了程序。計算機是在程序的控制下自動完成相應(yīng)操作的，這就是所謂“存儲程序”的原理，它是計算機的基本工作原理，又稱為馮諾依曼原理。為深刻理解這一原理，下面介紹一下指令和程序的概念。（1） 指令。指令由一串二進制代碼組成，是控制計算機完成一個基本操作的命令，如：傳送、加法、移位、停機等都是一個基本操作。指令應(yīng)能由控制器中的指令譯碼器所識別，因此，不同類型的計算機由于硬件的差異，指令代碼也不同。（2） 指令系統(tǒng)。某一臺計算機所能識別的所有基本指令的集合稱為指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)的豐富與否，決定了計算機對數(shù)據(jù)的運算和理能力的強調(diào)。（3） 程序。程序就是解題步驟的實

8、現(xiàn)。使用者根據(jù)解決某一問題的過程和步驟，選用一條條指令進行有序的排列，這一指令就是程序。例如：1）取一個運算數(shù)a； 2）再取一個運算數(shù)b； 3）做a+b運算； 4）結(jié)果存入存儲器中； 5）將存儲器中的結(jié)果送顯示器顯示； 6）結(jié)束這就是一個完成某兩數(shù)求和運算的程序。（4） 程序在計算機中執(zhí)行過程。完成程序編寫之后，要通過輸入設(shè)備輸入到存儲器中。計算機執(zhí)行程序是依規(guī)定順序執(zhí)行一條條指令，每一條指令的執(zhí)行部分為兩個階段：一是從存儲器瓷將指令碼取到CPU中；二是CPU對取入的指令進行分析譯碼，判斷該指令要做什么，然后向各部件發(fā)出完成該操作的控制信號，使各部件產(chǎn)生相應(yīng)的動作，這樣就完成了一條指令的執(zhí)行過

9、程。 程序是一系列指令的有序集合，因此程序的執(zhí)行，就是依次不斷地對程序中所有指令取出、執(zhí)行的全過程。第二節(jié) 微型機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 70年代初以來，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，微型機以它體積小、功能強、軟件豐富、價格便宜等卓越的特點，在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，PC（Personal Computer）機走出實驗室、辦公室來到了家庭，成為名副其實的個人計算機，也成為了計算機市場的主流。那么，微型機和其他規(guī)模的計算機相比到底有什么不同呢？從基本結(jié)構(gòu)來說，并沒有本質(zhì)上的區(qū)別，它們都具有馮.諾依曼計算機的基本屬性，但是微型機又有著它自己所獨具的結(jié)構(gòu)特點。一、 微型機的硬件系統(tǒng)微型機的運算器和控制器被集成

10、在一片大規(guī)模集成電路芯片中，一般稱其為微處理器，即微型機的CPU。CPU的大規(guī)模集成是微型機結(jié)構(gòu)上的一個主要特點，目前微型機的微處理器大都采用Intel公司的80x86系列芯片，通常CPU的型號也代表了微型機的類型。微型機硬件系統(tǒng)一般分為主機和外設(shè)兩大部分，其結(jié)構(gòu)形式不同而已，主要體現(xiàn)在CPU大規(guī)模集成在一起和采用總線結(jié)構(gòu)方面。根據(jù)微型機結(jié)構(gòu)的特點，我們一般說微型機是由重微處理器、內(nèi)存、外存、I/O接口及I/O設(shè)備、總線等幾大部分組成，圖中虛線以上的部分稱為主機，虛線以下的部分叫做個設(shè)。下面分別介紹微型機的部件的功能與作用。r（一） 微處理器（CPU）微處理器是整個微型計算機的核心部件，其中包

11、含了馮.諾依曼結(jié)構(gòu)的運算器和控制器二大部分，用來執(zhí)行指令，完成各種運算和控制功能。現(xiàn)代的微型處理器均由一片超大規(guī)模集成電路制成，其集成度越來越高，性能也越來越高。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看微處理器一般都包含下部件：算術(shù)邏輯部件ALU；累加器及通用寄存器組；程序計數(shù)器、指令寄存器和指令譯碼器；時序和控制部件。（二） 存儲器存儲器是計算機存儲信息的“倉庫”，所謂“信息”是指計算機系統(tǒng)所要處理的數(shù)據(jù) 和程序，所以說存儲器是用來存儲程序和數(shù)據(jù)的部件。 微型機的存儲器，按照存儲器與與CPU的關(guān)系，被分為內(nèi)部存儲（簡稱內(nèi)存）和外部存儲（簡稱外存） 內(nèi)存用來存放當前計算機運行立刻就需要的程序和數(shù)據(jù)，內(nèi)存的大小直接影響程序

12、的運行效果。內(nèi)存的存取速度與CPU相當，因此在圖1-4中，它直接通過系統(tǒng)總路線和CPU相連；外存用來存放不立刻運行的程序和數(shù)據(jù)，它可以與內(nèi)存進行大量信息交換，既可以將外存中的信息調(diào)入內(nèi)存進行運算，也可以將內(nèi)存中處理過的程序和數(shù)據(jù)寫入外存，以便保存。外存在系統(tǒng)中同外設(shè)一樣是通過接口和CPU相連接的。因此內(nèi)存屬于主機的一部分，而外存是屬于外設(shè)的范疇。內(nèi)存的主要特點是：容量小、速度快，但價格較貴；外存的特點是：容量大、速度慢，但價格較便宜。1. 內(nèi)部存儲器目前內(nèi)存均采用高速的半導(dǎo)體存儲器，從功能來看，內(nèi)存一般分為ROM和RAM兩類 （1） ROM（Read Only Memory只讀存儲器）。ROM

13、存儲器的特點是只能從中讀出信息，而不能向其中寫入信息，在關(guān)機和斷電后，ROM中的內(nèi)容仍能保存，不會丟失。ROM的寫入，需要用專門的編程器完成。一般ROM中存儲的是由廠家裝入的系統(tǒng)引導(dǎo)程序、自檢程序、輸入輸出驅(qū)動程序等。（2） RAM（Random Access Memory隨機存儲器）。RAM的特點是其中存放的內(nèi)容可隨機讀寫，但RAM中的信息具有易失性，關(guān)機或斷電后信息會全部丟失。計算機在運行時，系統(tǒng)程序、用戶程序以及所用數(shù)據(jù)都存放在RAM中。（3） 有關(guān)存儲器的概念。一般用戶直接使用的是RAM，通常我們所說的內(nèi)存大小也是指的RAM。下面根據(jù)存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖（見圖1-5）介紹一些與存儲器有關(guān)

14、的概念。r 圖中可能見，存儲器由若干個單元組成，每個單元有一個唯一的編號，稱為地址。信息的最小單位是二進制的位（bit），每8個二進制位定義為一個字節(jié)（Byte），存儲器以字節(jié)為單位來進行編址。CPU訪問內(nèi)存時，一次讀寫幾個字節(jié)取決于字長是多少，字長一般是8的倍數(shù)，與數(shù)據(jù)總線的根數(shù)有關(guān)，字長反映了計算機處理數(shù)據(jù)的能力與效率。例如：字長為16位的CPU，它的數(shù)據(jù)總線是16條，一次讀寫某地址開始連續(xù)二個字節(jié)的16位數(shù)；字長為32位的CPU，則數(shù)據(jù)總線是32條，一次讀寫某地址開始連續(xù)四個字節(jié)的32位數(shù)。我們把若干字節(jié)稱為一個字（Word）。存儲器的存儲單元總數(shù)，稱為存儲器的容量，微型機中以B、KB、

15、MB、GB、TB作為表示存儲器容量的單位，B表示一個字節(jié)，1KB=1024B（B）1MB=1024KB（B），1GB=1024MB（B），1TB=1024GB（B）。存儲器容量及單位也適于外存。2. 外部存儲器外存是相對于內(nèi)存而言的一種存儲設(shè)備。目前常用的外存有軟盤、硬盤和CD-ROM光盤。軟盤和硬盤上的信息都是可以讀寫的，并可以長期保存，斷電也不會消失。硬盤比軟盤容量大，常用的3.25英寸高密軟盤容量是1.44MB，而硬盤的容量則有數(shù)百MB到幾個GB之大。硬盤比軟盤讀寫速度快，通常要高一二個數(shù)量級。不過軟盤和軟盤驅(qū)動器是可分的，而硬盤各硬盤驅(qū)動器則被密封在一起，它們各有特色。目前軟盤和硬盤存

16、儲器都是微機系統(tǒng)中不可缺少的設(shè)備。需要說明的是，外存是一種特殊的設(shè)備，如果站在存儲器的角度看，它是外存，但如果站在外設(shè)的角度看，它是一種特殊的輸入輸出設(shè)備。既可以輸入，也可以輸出。光盤也是一種外存，目前常用的CD-ROM是一種只讀光盤，它的容量很大，可達600多MB，常常用來存放一些信息很大的軟件。（三） I/O接口與I/O設(shè)備 1. I/O接口（輸入輸出接口）I/O接口是微處理器與I/O設(shè)備之間交換信息的連接電路，外設(shè)必須通過接口連接到系統(tǒng)總線上再與CPU相連。I/O接口的作用，主要是協(xié)調(diào)CPU與外設(shè)間的速度、信息格式、信息類型等差異，使之能正確完成CPU與I/O設(shè)備間的信息交換。因此I/O

17、接口又常被稱為適配器，適配器一般作為插板形式，故也稱適配卡或接口卡，常用的接口卡有：顯示器適配卡、多功能適配卡、軟盤接配卡、硬盤接口卡等。2. I/O設(shè)備（輸入輸出設(shè)備）I/O設(shè)備是指那些用于輸入或輸出的具體設(shè)備，每一臺設(shè)備都需要有與之匹配的接口卡。I/O設(shè)備通過I/O接口、總線和CPU之間建立聯(lián)系。微型機常用的I/O設(shè)備有鍵盤、鼠標器、顯示器、打印機。對于多媒體計算機，還常用語音輸入機、掃描儀、繪圖機、錄像機、VCD機、音箱等設(shè)備。（四） 系統(tǒng)總線采用總線結(jié)構(gòu)是微型機組成結(jié)構(gòu)的顯著特點之一。所謂總線（BUS）就是指計算機部件與部件之間進行信息傳輸?shù)囊唤M公共信號線及相關(guān)的控制邏輯電路。它是一組

18、能為計算機多個部件服務(wù)的公共信息傳輸通路，能分時地發(fā)送或接收各部件的信息。在系統(tǒng)總線上通常傳輸三種信號：數(shù)據(jù)、地址和控制信號民，相應(yīng)地總線也分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線三類。系統(tǒng)總線被恰當?shù)乇茸鳌案咚俟贰?，總線上的數(shù)據(jù)流則視為公路處的“車輛”。顯然，交通是否暢通直接依賴于總線，因此總線技術(shù)成為微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一個重要方面。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，已形成了多種高性能的總線標準，如PC機上常用的ISA總線、EISA總線、PCI總線等。（五） 單片機、單板機、個人計算機和工程工作站1. 單片機單片機又稱為“微控制器”（Microcontroller）和“嵌入式計算機”（Embedded compute

19、r）。這是一種把構(gòu)成一微型機的功能部件集成在一塊芯片之中的計算機，這些功能部件包括微處理器、RAM、ROM（有的單片機中不包括ROM）、I/O接口電路、定時器/計數(shù)器等，有的單片機還包括A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器。單片機的體積小、功耗低，在智能化儀器儀表及控制領(lǐng)域應(yīng)用極廣。2. 單板機將微處理器、RAM、ROM以及I/O接口電路，再配上相應(yīng)的外設(shè)（小鍵盤、發(fā)光2極管顯示器）和監(jiān)控程序固件等，安裝在一塊印刷電路板上構(gòu)成的微型計算機系統(tǒng)稱為單板機。例如以Z80微處理器為核心的TP-801單板機，以8086微處理器為核心的TP-86單板機等。單板機可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程的實時控制和教學(xué)實驗。3. 個人

20、計算機（Personal Computer,pc）個人計算機是一種通用的微型計算機系統(tǒng)，通常由主機箱（包括主板、軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器、CD-ROM和電源）、鍵盤、顯示器以及打印機等外部設(shè)備組成，其特點是價格低、性能好、體積小，可廣泛應(yīng)用于辦公室和家庭使用。如Apple機、IBM pc機及其兼容機等。個人計算機在科學(xué)、工業(yè)、教學(xué)、商業(yè)和家庭等各領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。4. 工程工作站（Emgineering Work Station ,EWS）工程工作站是一種微型化的功能很強的計算機系統(tǒng)，簡稱為“工作站”，它的運行速度快、內(nèi)在容量大，圖形和圖像處理能力強，外設(shè)接口能力強，易于聯(lián)網(wǎng)，適合于進行較復(fù)

21、雜的科學(xué)和大型工程計算。工作站由高性能主機、高分辨率顯示器、高速的I/O設(shè)備，以及其他必要的儀器設(shè)備組合而成，置于終端臺上。它本身可以作為一臺計算機使用，能完成工程業(yè)務(wù)、技術(shù)業(yè)務(wù)和管理業(yè)務(wù)，并能作為一個工作站加入到網(wǎng)絡(luò)中。二、 微型機的軟件系統(tǒng)我們已經(jīng)知道沒有任何軟件的計算機稱為“裸機”，裸機是不能完成任何工作的，可以說軟件是計算機工作的“靈魂”。近年來微型機迅速普及的原因之一，雖然有硬件性能價格比變化的因素，但更重要的原因是由于微機豐富的軟件，滿足了各類用戶、各種領(lǐng)域的應(yīng)用需求，而且微型機的軟件產(chǎn)業(yè)仍在飛速發(fā)展。軟件系統(tǒng)是由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分組成的。1. 微型機的系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件一般

22、由生產(chǎn)廠家或公司在出售計算機時提供給用戶的。微機上常用的系統(tǒng)軟件有：（1） 操作系統(tǒng)。這是指對計算機系統(tǒng)的全部軟、硬件資源進行管理的大型、多模塊程序。如單用戶單任務(wù)的磁盤操作系統(tǒng)DOS、基于圖形界面的多任務(wù)操作系統(tǒng)Windows、多用戶多任務(wù)的UNIX操作系統(tǒng)、Windows NT及IBM OS/2等流行的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等。（2） 語言處理程序。這是指匯編程序、解釋程序、編譯程序等對各種匯編語言、高級語言源程序進行翻譯的系統(tǒng)程序。如MASM匯編程序、Turbo C 2.0系統(tǒng)等。（3） 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。這是指對數(shù)據(jù)庫進行維護和管理的系統(tǒng)程序。如FoxBASE、Foxpro、Oracle、Acce

23、ss等都是微型機上應(yīng)用比較廣泛的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。（4） 常用服務(wù)性程序。這包括編輯程序、調(diào)試程序、裝配與連接程序、系統(tǒng)的維護與測試程序。 下面以磁盤操作系統(tǒng)（DOS）為例介紹系統(tǒng)軟件中操作系統(tǒng)的功能。 所謂操作系統(tǒng)是一個功能強大的，能對計算機物軟硬件資源進行管理的軟件。它是系統(tǒng)軟件的核心，其他所有程序都要在它的支持下工作。操作系統(tǒng)一般應(yīng)具備處理機管理、存儲器管理、文件管理、設(shè)備管理、作業(yè)管理等五大功能。當然對于用途不同的操作系統(tǒng)，不一定要具備全部功能。 DOS（ Disk Operating System）是基于文字界面的單用戶、單任務(wù)操作系統(tǒng)。最初是由美國Microsoft公司于198

24、1年研制的，所以叫MS-DOS，同年被IBM公司選擇為其新制造的個人計算機IBM-PC上的操作系統(tǒng)，改名為PC-DOS，因此MS-DOS和PC-DOS是同一個操作系統(tǒng)，只是核心模塊名略有區(qū)別而已。MS-DOS從1.0版發(fā)展到今天的6.22版，功能不斷加強，是PC機用戶廣泛使用的操作系統(tǒng)。（1） MS-DOS的基本組成。MS-DOS是由許多模塊組成的程序組，但其中最主要的模塊有4個，稱為DOS的核心模塊。一是引導(dǎo)程序（BOOT）。它是一個很小和程序，存放在系統(tǒng)盤的0磁道1扇區(qū) 上。它的主要作用是檢查系統(tǒng)上是否有操作系統(tǒng)，若沒有，則在屏幕上給出提示信息。若有，則將IO.SYS和MSDOS.SYS模

25、塊調(diào)入內(nèi)存。 二是輸入輸出管理模塊（IO.SYS）。該模塊包含兩部分：由ROM中的基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS和系統(tǒng)盤上的IO.SYS文件組成，該模塊的主要作用是檢查外設(shè)的狀態(tài)，對設(shè)備進行初始化并包含一組設(shè)備驅(qū)動程序等。 三是文件管理模塊（MSDOS.SYS）。這是DOS的核心部分，主要作用是對磁盤上的文件進行管理，進行磁盤信息的讀寫等。 四是鍵盤命令處理程序（COMMAND.COM）。該模塊的作用是接受用戶從鍵盤上輸入的DOS命令，檢查該命令是否正確。如果正確則調(diào)用相關(guān)程序，完成用戶的操作要求；如果不正確，則在屏幕上顯示錯誤的原因。（2） DOS的啟動。所謂DOS的啟動就是指把系統(tǒng)盤（C盤或A盤

26、）上的四個系統(tǒng)模塊裝入內(nèi)存。DOS的啟動方法有冷啟動和熱啟動。當我們給計算機加電后，計算機會自動完成啟動過程，這就是冷飲啟動。如果在使用過中出現(xiàn)“死機”等現(xiàn)象時，可同時按下Ctrl+Alt+Del三個鍵，即可實現(xiàn)熱啟動。DOS啟動成功以后，會出現(xiàn)C：>提示符，表明系統(tǒng)已經(jīng)啟動成功，等待輸入鍵盤命令。目前不少用戶使用Win95或Win98操作系統(tǒng)，如要進入MS-DOS，可在Win95或Win98程序組菜單中選擇MS-DOS方式，切換到MS-DOS環(huán)境使用。 （3） 文件的概念。文件是一組相關(guān)信息的集合。文件可以是高級語言的一個源程序、一篇文稿、一封信、一組數(shù)據(jù)、一個表格或其他一組信息。DO

27、S系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息絕大多數(shù)都是存放在磁盤上的，并且以文件的形式進行組織和管理。DOS從磁盤上讀取信息或向磁盤寫入信息，都是以文件為單位，文件是DOS管理的基本對象。DOS文件的命名是有規(guī)則的。在DOS命令中，大多數(shù)都要指出操作的文名，如COPYFILEL.C A：命令，該命令的作用是把名為FILEL.C的文件拷貝到A盤上去。為了區(qū)別不同的文件，每一個文件都要取一個不同的名字。DOS文件命名規(guī)則采用8.3結(jié)構(gòu)，即主文件名由18個字母（或14個漢字）組成，擴展名用03個字符組成。可用的字符有：26個英文字母，10個數(shù)字和專用字符！、#、$、&、（、）、-、等，主文件名和擴展文件名中間用“.”

28、隔開。主文件名是必須的，擴展文件名是可選的。需要說明的是擴展名通常用來表示文件的類型，用戶可以自己取，但DOS有不少約定的擴展名，如.EXE、.COM、.BAT、.FOR、.TXT等分別表示可執(zhí)行文件、命令文件、批處理文件、FORTRAN源文件、文本文件等，C語言源文件的擴展名為.C。如無特別需要，一般采用DOS約定的擴展名。下面是一組正確的文件名：DISKCOPY.COM，P145.C，通知.doc，1.1，zhouli_1.wj。下列文件名則是非法的：zhang hu.aaa，z ，bat ，UI.FOR1 ，COM。如果你在DOS命令中給出了一個不合法的文件保，DOS便會顯示如下出錯信息

29、：File not found XXXXX.XX這里還有個通配符的使用概念。如有時想對幾個文件做相同的操作，一次復(fù)制一組文件或列出一組文件名等。DOS的通配符“*”和“？”可以幫助你達到這個目的。在文件名和擴展名中，“？”可以代替任意一個字符，“*”可以代替剩余的任意字符。例如，假設(shè)磁盤上有文件，則有A？.C代表A1.C、A2.C、A？.*代表A1.C、A2.C、A3.BAS、A4.BAS A*.BAS代表A3.BAS、A4.BAS、AEXAM001.BAS、AEXAM101.BAS在一個DOS命令中，我們常?？梢允褂猛ㄅ浞麃聿僮鞫鄠€文件。（4） DOS對磁盤文件的管理采用目錄及其樹型結(jié)構(gòu)。如

30、前所述，DOS處理磁盤上的信息是以文件為單位的。磁盤上的文件成千上萬，為了便于管理及提高搜索文件的速度，DOS采用多級目錄結(jié)構(gòu)進行文件管理，通常把系統(tǒng)軟件、各種應(yīng)用軟件、用戶程序和數(shù)據(jù)文件等磁盤文件分類存于不同的目錄下。磁盤在進行格式化的時候，自動建立了一個根目錄，之后我們可以根據(jù)需要在根目錄下建立若干不同級別的子目錄，磁盤上的目錄結(jié)構(gòu)好像一棵倒置的“樹”，根目錄是“樹根”，各層子目錄是“樹枝”，文件就是“樹葉”，因此常稱其為樹型目錄結(jié)構(gòu)，如圖16所示。在樹型目錄結(jié)構(gòu)中，只有一個根目錄，處于最頂層，用“”表示。樹型目錄結(jié)構(gòu)的每一層上既可以有子目錄，也可以有文件存在。每一個子目錄只有一個上級目錄

31、，但可以有多下下級目錄。相對于某個目錄，我們把它的上一級目錄稱為它的父目錄，把它的下一級目錄稱為它的子目錄。父、子目錄的概念都是相對而言的。例如圖1-6中，子目錄3是子目錄4的父目錄，又是子目錄1的子目錄。根目錄是沒有父目錄的。需要注意的是，在同一目錄下，不允許有相同的子目錄名或文件名，但在不同的子目錄下，即使重名也不必擔心。在這里我們還要了解“當前盤”和“當前目錄”的概念。在系統(tǒng)啟動成功后，自動顯示包含系統(tǒng)盤符的提示符，如C：>，此時對磁盤的操作默認是對C盤操作，這時C盤就是“當前盤”。 當一個盤建立了目錄結(jié)構(gòu)，操作時就需要指明，要找的文件在哪眾目錄下，DOS對每個磁盤都記憶一個目錄，

32、操作一個文件時，如果沒有指明目錄，則自動到DOS記憶的這個目錄中去找，該目錄被稱為“當前目錄”，DOS啟動后系統(tǒng)默認的當前目錄是根目錄。當前盤是可以改變的，如C：>A: （回車鍵），則A盤變?yōu)楫斍氨P。當前目錄也是可以改變的，如C：>CD UCDOS ，則UCDOS子目錄變?yōu)楫斍澳夸?。每個子目錄都有一個目錄名，命名規(guī)則與文件命名規(guī)則相同。但DOS允許用一個小圓點“.”表示當前目錄，如C：>COPY A: (注意： 表示空格)表示當前目錄的父目錄，如C：>CD.，表示當前目錄的父目錄被置為當前目錄。（5） 路徑及文件標識。所謂路徑是指從根目錄或當前目錄到指定的目錄或文件所要

33、經(jīng)過的路線的描述。依次所經(jīng)過的各個目錄之間要用反斜杠“”隔開。當我們要對一個文件操作時，必須先確定它處在什么位置上，如果它不在當前目錄下，則必須指出找到它需經(jīng)過的路徑。對路徑的描述方法有兩種：絕對路徑和相對路徑。從根目錄開始的路徑，稱為絕對路徑；從當前目錄開始的路徑，稱為相對路徑。現(xiàn)在假設(shè)，在圖1-6所示的目錄結(jié)構(gòu)中，當前目錄是子目錄1，要操作的是文件7，如何描述文件7的路徑呢？ 絕對路徑：子目錄1子目錄3子目錄4文件7 相對路徑：子目錄3子目錄4文件7 如果我們要操作的文件不在當前盤，還必須確定它所在的盤符，所以一個完整的文件標識應(yīng)由三部分組成：盤符 路徑 <文件名.擴展名>（6

34、） DOS命令的一般格式。一個DOS命令的格式為：<命令動詞>參數(shù)例1：type c:tcexaml.c顯示C盤tc子目錄的名為examl.c的C源文件內(nèi)容例2：copy a:user*.doc c:把A盤根目錄下user子目錄下所有的.doc文件拷貝到C盤當前目錄下。DOS提供了對磁盤文件、目錄進行管理操作的各種命令，有關(guān)命令的格式、功能和使用方法請參考有關(guān)參考書。2. 微型機的應(yīng)用軟件所謂應(yīng)用軟件是指在系統(tǒng)軟件的支持下，為解決各類實際問題，針對用戶需要而設(shè)計的通用或?qū)Ｓ贸绦颉Ｍㄓ眯偷膽?yīng)用程序如：WPS及WORD等字處理軟件，CCED及EXCEL等電子表格軟件，各種繪圖及動畫制作

35、軟件，各種開發(fā)工具軟件，網(wǎng)絡(luò)通信軟件等。專用型的應(yīng)用程序如：進行某工程設(shè)計的計算程序，某單位的工資管理程序，也包括本課程中同學(xué)們用C語言設(shè)計的解決某一具體問題的程序等。第三節(jié) 計算機中數(shù)據(jù)的表示及存儲形式因為計算機只能識別和處理二進制信息，所以計算機內(nèi)部處理的數(shù)據(jù)都是二進制的。但是在用高級語言編寫程序時，為適應(yīng)人們的使用習(xí)慣通常使用十進制形式，在輸入數(shù)據(jù)或輸出運行結(jié)果時，也多采用十進制，有時也用八進制式或十六進制形式進行輸入輸出，其實八進制式或十六進制是為了二進制的一種書寫法。因此我們要了解這些表示形式及它們之間的關(guān)系，以及數(shù)據(jù)如何在計算機內(nèi)部存儲，這是學(xué)習(xí)C語言程序設(shè)計必備的基礎(chǔ)知識。一、

36、數(shù)的位置記數(shù)法及進制式的概念進制的種類很多，在日常生活中我們經(jīng)常遇到，如常用的十進制，一周七進制，一小時60分有六十進制等，而計算機內(nèi)部采用的則是二進制。不同的進制有共同的特點：（1） 逢進制（或稱基數(shù)）進位；（2） 進制的數(shù)有0（X-1）共X個數(shù)碼；（3） 數(shù)的值不僅僅取決于數(shù)碼的大小，還取決于它所在的位置 。 下面以十進制數(shù)1979.126為例說明。 我們看到它的位是由09數(shù)碼排列，09可以說明大小不同，但是同樣一個數(shù)碼，如這里的9，它在個位代表9，而在百位則代表9×102=900，由此可見各位上數(shù)值的大小，除取決于數(shù)碼本身外，還它所在位置有關(guān)，若用N表示這個數(shù)的大小，則N=1&

37、#215;103+9×102+7×101+9×100+1×10-1+2×10-2+6×10×-3=i=n-1-maiXi沒有小數(shù)時 N=i=n-10aiXi式中 n整數(shù)部分的位數(shù)； m小數(shù)部分的位數(shù)； X進制數(shù)（基數(shù)）； ai 系數(shù)（0X-1中任意一個數(shù)）。103、102、101、100、10-1、10-2、10-3分別稱為十進制的位權(quán)。由上例可見，每一位數(shù)的數(shù)值=數(shù)碼×位權(quán)，這就是所謂的位置記數(shù)法，上式稱為按權(quán)展開式。由此可見，只要取不同的基數(shù)，即可得到不同進制數(shù)N用位置記數(shù)法表示的按權(quán)展開式，從而得到它所代表的

38、十進制數(shù)值。例如：任意二進制式數(shù)N= N=i=n-10aiXi，基數(shù)是2，ai代表01，各位位權(quán)是2i。任意八進制式數(shù)N= N=i=n-10aiXi，基數(shù)是8，ai代表07，各位位權(quán)是8i。任意十六進制式數(shù)N= N=i=n-10aiXi，基數(shù)是16，ai代表09、A、B、C、D、E、F，各位位權(quán)是16i。顯然，由于基數(shù)不同，同樣一個數(shù)代表的值不同的，原因在于位權(quán)不同，例如：（11011）10=1×104+1×103+0×102+1×101+1×100=11011（11011）2=1×24+1×23+0×22+1&#

39、215;21+1×20=27（11011）16=1×164+1×163+0×162+1×161+1×160=69649 不同進制的數(shù)，常用如上的腳標來區(qū)別，也可以加一個后綴字母來標識，如用B標識二進制，用H來表示十六進制，用Q表示八進制，用D或空標識十進制。例如78999D、33440Q、7fffH、11001111B分別表示十、八、十六、二進制數(shù)。二、 各種進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換一個數(shù)可以用二進制、十進制、八進制、十六進制等各種形式來表示，雖然表示形式不同，但他們是等的，我們要熟悉它們之間的轉(zhuǎn)換方法。1. R進制和十進制之間的轉(zhuǎn)換（1）

40、將（R=2，8，16）進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。 方法：按權(quán)展開求和?！纠?-1】 分別將（1101101.101）2、（3506.24）8、(8FC7.2A)16轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)。（1101101.101）2=1×26+1×25+0×24+1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3 =64+32+8+4+1+0.5+0.125 =(109.625)10(3506.24)8 =3×83+5×82+0×81+6×80+2×

41、8-1+4×8-2 =1536+320+6+0.25+0.0625=(1862.3125)10(8FC7.2A)16=8×163+15×162+12×161+7×160+2×16-1 =32768+3840+192+7+0.125=(36807.125)10(2)將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為R（R=2、8、16）進制數(shù)。方法：整數(shù)部分采用除基數(shù)取余法；小數(shù)部分采用乘基數(shù)取整法（“基”即進制的意思）?！纠?-2】 將（57）10分別轉(zhuǎn)換為二進制、八進制、十六進制式數(shù)（用除基數(shù)取余法實現(xiàn)）。注意：最先得到的余數(shù)是整數(shù)的最低位。因此，（57）10=（1

42、11001）2=（71）8=（39）16【例1-3】將（57.3125）10轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)（分別用除2取余法和乘2取整法對整數(shù)部分和小數(shù)部分進行轉(zhuǎn)換，然后拼接起來即可）。由【例1-2】已知（57）10=（111001）2下面對（0.3125）10進行轉(zhuǎn)換：因此，（57.3125）10=（11101.0101）22.二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制或十六進制數(shù)。3位二進制數(shù)可以組合成23=8種狀態(tài)，剛好能表示八進制數(shù)07；4位二制數(shù)可以組合成24=16種狀態(tài)，剛好能表示十六進制數(shù)0F。十進制、八進制、十六進制與二進制組合代碼的對應(yīng)關(guān)系如表1-1所示。表1-1、十、八、十六進制與二進制組合代碼的對應(yīng)關(guān)系表 因

43、此，二進制轉(zhuǎn)換成八進制或十六進制數(shù)時，只要把二進制數(shù)按3位或4位分組，然后寫出其對應(yīng)的八或十六進制數(shù)即可。具體方法是，從小數(shù)點處開始向左右兩邊每3位（或4位）劃為一組，向左劃分時若最左邊的一組不足3位（或4位），在最左邊補0，湊齊3位（或4位）；向右劃分時若最右邊的一組不足3位（或4位），就在最右邊補0，湊齊3位（或4位），然后把每3位（或4位）二進制轉(zhuǎn)換為一位八進制（或十六進制）數(shù)?！纠?-4】 （10110111）2 "010 110 111= （267）8 "1011 0111 =(B7）16【例1-5】 (11100110101.11011)2"011 100 110 101. 110 110=(3465.66)8 "0111 0011 0101. 1101 1000=(735.D8)16（2）八進制或十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制。轉(zhuǎn)換方法是3位或4位分角解法。只要依次把八進制數(shù)或十