第2章_計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與_Windows編程機(jī)制

1、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)基礎(chǔ)天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院童勇木童勇木第第2章章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與 Windows編程機(jī)制編程機(jī)制2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)2.2 Windows 編程機(jī)制編程機(jī)制 2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（Computer Architecture）指的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各組成部分之間的相互關(guān)系，指的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各組成部分之間的相互關(guān)系， 硬件硬件 它是它是 軟件軟件 的綜合性的概念。的綜合性的概念。 算法和語(yǔ)言算法和語(yǔ)言2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系

2、結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 直觀地說，是程序員所看到的計(jì)算機(jī)屬性，直觀地說，是程序員所看到的計(jì)算機(jī)屬性， 概念性結(jié)構(gòu)概念性結(jié)構(gòu) 即即 功能特性功能特性 軟件、硬件的功能分配軟件、硬件的功能分配 確切地說，研究的是確切地說，研究的是 機(jī)器界面的確定問題機(jī)器界面的確定問題2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)在使用計(jì)算機(jī)資源方面，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)大體經(jīng)在使用計(jì)算機(jī)資源方面，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)大體經(jīng)歷了以下歷了以下4個(gè)發(fā)展階段：個(gè)發(fā)展階段： 批處理階段批處理階段 中心主機(jī)遠(yuǎn)程處理階段中心主機(jī)遠(yuǎn)程處理階段 共享資源服務(wù)器階段共享資源服務(wù)器階段 客戶端服務(wù)器階段，即第四代計(jì)算機(jī)客戶端服務(wù)器階段，即第四代計(jì)算

3、機(jī) 2.1.4 客戶端服務(wù)器階段客戶端服務(wù)器階段在為高性能的計(jì)算任務(wù)（特別是瓶頸任務(wù)）選型在為高性能的計(jì)算任務(wù)（特別是瓶頸任務(wù)）選型時(shí)，客戶機(jī)服務(wù)器模式逐步取代了其它模式。時(shí)，客戶機(jī)服務(wù)器模式逐步取代了其它模式?？蛻魴C(jī)服務(wù)器結(jié)構(gòu)：客戶機(jī)服務(wù)器結(jié)構(gòu)： 充分利用了客戶機(jī)服務(wù)器現(xiàn)有的能力充分利用了客戶機(jī)服務(wù)器現(xiàn)有的能力 同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)的流量減到最少。同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)的流量減到最少。 2.1.4 客戶端服務(wù)器階段客戶端服務(wù)器階段客戶服務(wù)器（客戶服務(wù)器（Client/Server）技術(shù)是）技術(shù)是20世紀(jì)世紀(jì)90年代的新技術(shù)。年代的新技術(shù)。客戶服務(wù)器技術(shù)是強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)硬件與可靠、客戶服務(wù)器技術(shù)是強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)硬件與可

4、靠、快速和低成本的通訊技術(shù)相結(jié)合的范例，它涉及快速和低成本的通訊技術(shù)相結(jié)合的范例，它涉及到：到： 分布式計(jì)算分布式計(jì)算 協(xié)作式計(jì)算協(xié)作式計(jì)算 等一些概念等一些概念 和分布式事務(wù)處理和分布式事務(wù)處理1. 客戶端服務(wù)器的定義客戶端服務(wù)器的定義 客戶要求服務(wù)器系統(tǒng)為之完成工作；提供客戶要求服務(wù)器系統(tǒng)為之完成工作；提供服務(wù)的機(jī)器就是服務(wù)的機(jī)器就是服務(wù)器服務(wù)器。 圖圖2.1說明了簡(jiǎn)單的說明了簡(jiǎn)單的CS（客戶服務(wù)器）（客戶服務(wù)器）的關(guān)系?？蛻舭l(fā)出服務(wù)要求到服務(wù)器，而的關(guān)系?？蛻舭l(fā)出服務(wù)要求到服務(wù)器，而服務(wù)器通過適當(dāng)?shù)膽?yīng)答響應(yīng)客戶的要求。服務(wù)器通過適當(dāng)?shù)膽?yīng)答響應(yīng)客戶的要求?？蛻舳丝蛻舳朔?wù)器服務(wù)器服務(wù)請(qǐng)求服

5、務(wù)請(qǐng)求應(yīng)答應(yīng)答圖圖 2.1 客戶服務(wù)器之間的關(guān)系客戶服務(wù)器之間的關(guān)系 2.2 Windows 編程機(jī)制編程機(jī)制計(jì)算機(jī)是當(dāng)今世界上發(fā)展最迅速的領(lǐng)域之一。計(jì)算機(jī)是當(dāng)今世界上發(fā)展最迅速的領(lǐng)域之一。Windows（也稱視窗）是在個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)發(fā)（也稱視窗）是在個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)發(fā)展史上繼展史上繼DOS之后的一個(gè)新的里程碑。之后的一個(gè)新的里程碑。 2.2.1 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)是一門強(qiáng)有力的技術(shù)，主要用于面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)是一門強(qiáng)有力的技術(shù)，主要用于數(shù)據(jù)（對(duì)象）及其接口的設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)（對(duì)象）及其接口的設(shè)計(jì)。以木工做比方，對(duì)比以木工做比方，對(duì)比“面向?qū)ο竺嫦驅(qū)ο蟆迸c與“非面向

6、對(duì)非面向?qū)ο笙蟆保?“面向?qū)ο竺嫦驅(qū)ο蟆钡哪窘呈紫汝P(guān)心的是他所制的木匠首先關(guān)心的是他所制造的桌子，其次才是制造桌子所用的工具；造的桌子，其次才是制造桌子所用的工具； “非面向?qū)ο蠓敲嫦驅(qū)ο蟆钡哪窘诚瓤紤]的則是他的的木匠先考慮的則是他的工具。工具。2.2.1 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)面向?qū)ο笫且环N新的程序設(shè)計(jì)方法學(xué)，也是一種面向?qū)ο笫且环N新的程序設(shè)計(jì)方法學(xué)，也是一種認(rèn)知方法學(xué)。認(rèn)知方法學(xué)。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言種類繁多、體態(tài)各異。相對(duì)于其它程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言種類繁多、體態(tài)各異。相對(duì)于其它語(yǔ)言，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言刻畫系統(tǒng)較自然，語(yǔ)言，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言刻畫系統(tǒng)較自然，便于設(shè)計(jì)和理解程序，這有利于軟

7、件擴(kuò)充復(fù)用。便于設(shè)計(jì)和理解程序，這有利于軟件擴(kuò)充復(fù)用。 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)有：有： 系統(tǒng)中的基本構(gòu)件可看作是一組能識(shí)別的系統(tǒng)中的基本構(gòu)件可看作是一組能識(shí)別的離散對(duì)象；離散對(duì)象； 系統(tǒng)中具有相同結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的所有對(duì)象可系統(tǒng)中具有相同結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的所有對(duì)象可組成一類等。組成一類等。2.2.1 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)是強(qiáng)有力的，它清晰地定義了數(shù)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)是強(qiáng)有力的，它清晰地定義了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及相應(yīng)地接口。據(jù)結(jié)構(gòu)及相應(yīng)地接口。面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)也是定義模塊如何面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)也是定義模塊如何“即插即用即插即用”的機(jī)制。的機(jī)制。面向?qū)ο蠹夹g(shù)為軟

8、件開發(fā)人員和軟件產(chǎn)品提供了面向?qū)ο蠹夹g(shù)為軟件開發(fā)人員和軟件產(chǎn)品提供了許多前所未有的好處，但面向?qū)ο蟮母拍畈蝗菀自S多前所未有的好處，但面向?qū)ο蟮母拍畈蝗菀渍莆?。掌握。從理論上講，面向?qū)ο蟮暮诵募夹g(shù)包括對(duì)象、類、從理論上講，面向?qū)ο蟮暮诵募夹g(shù)包括對(duì)象、類、繼承、消息等幾個(gè)重要的內(nèi)容。繼承、消息等幾個(gè)重要的內(nèi)容。2.2.2 控制和對(duì)象的概念控制和對(duì)象的概念在在Windows環(huán)境下，圖形用戶界面提環(huán)境下，圖形用戶界面提供了應(yīng)用程序與用戶之間的交互。供了應(yīng)用程序與用戶之間的交互。這時(shí)的屏幕顯示器這時(shí)的屏幕顯示器 不僅可以作為輸出不僅可以作為輸出設(shè)備、而且還可以作為輸入設(shè)備來使用。設(shè)備、而且還可以作為輸入

9、設(shè)備來使用。它可模擬真實(shí)設(shè)備的控制面板，此時(shí)，它可模擬真實(shí)設(shè)備的控制面板，此時(shí)，用戶對(duì)屏幕上圖形的操作，就像直接操用戶對(duì)屏幕上圖形的操作，就像直接操作桌面上的設(shè)備一樣進(jìn)行。作桌面上的設(shè)備一樣進(jìn)行。2.2.2 控制和對(duì)象的概念控制和對(duì)象的概念這種在應(yīng)用程序的圖形用戶界面中顯示這種在應(yīng)用程序的圖形用戶界面中顯示的可供用戶操作、并可控制應(yīng)用程序的的可供用戶操作、并可控制應(yīng)用程序的圖形界面元素稱為圖形界面元素稱為“控制控制”（Control）。）。把數(shù)據(jù)把數(shù)據(jù)及其相關(guān)方法或函數(shù)調(diào)用集合及其相關(guān)方法或函數(shù)調(diào)用集合在一起的程序就稱為在一起的程序就稱為“對(duì)象對(duì)象”。經(jīng)常經(jīng)常用對(duì)象來模擬現(xiàn)實(shí)世界中的物體對(duì)象。

10、用對(duì)象來模擬現(xiàn)實(shí)世界中的物體對(duì)象。2.2.2 控制和對(duì)象的概念控制和對(duì)象的概念 狀態(tài)狀態(tài)現(xiàn)實(shí)世界中的對(duì)象有兩大特征：現(xiàn)實(shí)世界中的對(duì)象有兩大特征： 行為行為軟件中的對(duì)象模型就是根據(jù)現(xiàn)實(shí)世界中物體對(duì)象的這軟件中的對(duì)象模型就是根據(jù)現(xiàn)實(shí)世界中物體對(duì)象的這兩大特點(diǎn)決定的兩大特點(diǎn)決定的 它們用變量來存放狀態(tài)值（屬性值），它們用變量來存放狀態(tài)值（屬性值）， 而用方法來實(shí)現(xiàn)其各種行為。而用方法來實(shí)現(xiàn)其各種行為。 所有軟件對(duì)象所知道的（狀態(tài)）和能做的（行所有軟件對(duì)象所知道的（狀態(tài)）和能做的（行為）都是通過該對(duì)象中的變量和方法來表達(dá)的；為）都是通過該對(duì)象中的變量和方法來表達(dá)的； 而所有該對(duì)象不知道的和不能做的都被

11、排除在而所有該對(duì)象不知道的和不能做的都被排除在該對(duì)象表述范圍之外。該對(duì)象表述范圍之外。2.2.2 控制和對(duì)象的概念控制和對(duì)象的概念在應(yīng)用程序環(huán)境下所指在應(yīng)用程序環(huán)境下所指的的“對(duì)象對(duì)象”（Object）比比“控制控制”的含義廣泛。的含義廣泛。 對(duì)象是指程序員在程序設(shè)計(jì)中可以訪問對(duì)象是指程序員在程序設(shè)計(jì)中可以訪問的元素，它包括控制所代表的圖形對(duì)象，的元素，它包括控制所代表的圖形對(duì)象，還包括窗口、屏幕、打印機(jī)等環(huán)境對(duì)象。還包括窗口、屏幕、打印機(jī)等環(huán)境對(duì)象。 對(duì)象是對(duì)程序員而言的，對(duì)象是對(duì)程序員而言的， 控制是對(duì)應(yīng)用程序的用戶而言的?？刂剖菍?duì)應(yīng)用程序的用戶而言的。2.2.6 事件驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)事件驅(qū)

12、動(dòng)的程序設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)是一種面向過程的程序是一種面向過程的程序設(shè)計(jì)方法，它采用順序過程驅(qū)動(dòng)、按順序設(shè)計(jì)方法，它采用順序過程驅(qū)動(dòng)、按順序進(jìn)行工作方式。這種編程方式的進(jìn)行工作方式。這種編程方式的缺點(diǎn)缺點(diǎn)是：是： 程序設(shè)計(jì)人員總要關(guān)心什么時(shí)候要發(fā)程序設(shè)計(jì)人員總要關(guān)心什么時(shí)候要發(fā)生什么事情。生什么事情。 程序必須有一個(gè)明顯的開始、中間及程序必須有一個(gè)明顯的開始、中間及結(jié)束過程，依靠程序控制執(zhí)行過程的順序。結(jié)束過程，依靠程序控制執(zhí)行過程的順序。2.2.6 事件驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)事件驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用中，程序的執(zhí)行是靠事件的發(fā)在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用中，程序的執(zhí)行是靠事件的發(fā)生來控制的

13、。生來控制的。事件事件（Event）是指）是指 由用戶操作觸發(fā)由用戶操作觸發(fā) 或由系統(tǒng)觸發(fā)的、或由系統(tǒng)觸發(fā)的、 能被對(duì)象所識(shí)別并做出響應(yīng)的動(dòng)作。能被對(duì)象所識(shí)別并做出響應(yīng)的動(dòng)作。 比如用戶按下某鍵引發(fā)鍵盤事件、按下鼠比如用戶按下某鍵引發(fā)鍵盤事件、按下鼠標(biāo)引發(fā)鼠標(biāo)事件等。標(biāo)引發(fā)鼠標(biāo)事件等。2.2.6 事件驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)事件驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)Windows這種事件驅(qū)動(dòng)程序執(zhí)行的程序這種事件驅(qū)動(dòng)程序執(zhí)行的程序設(shè)計(jì)思想，適合于應(yīng)用程序與用戶之間的設(shè)計(jì)思想，適合于應(yīng)用程序與用戶之間的交互。交互。用戶可以隨便安排程序執(zhí)行的順序。用戶可以隨便安排程序執(zhí)行的順序。2.2.6 事件驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)事件驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)傳統(tǒng)

14、的應(yīng)用程序面向過程傳統(tǒng)的應(yīng)用程序面向過程， 采用線性方式，以單個(gè)邏輯采用線性方式，以單個(gè)邏輯“線索線索”，程序從頭至尾順序執(zhí)行，最后將程序從頭至尾順序執(zhí)行，最后將控制權(quán)交控制權(quán)交給給DOS操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)。 這是單任務(wù)的執(zhí)行機(jī)制，即在整個(gè)程這是單任務(wù)的執(zhí)行機(jī)制，即在整個(gè)程序運(yùn)行過程中，它獨(dú)占屏幕和時(shí)間。序運(yùn)行過程中，它獨(dú)占屏幕和時(shí)間。2.2.6 事件驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)事件驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)事件驅(qū)動(dòng)程序中，程序的執(zhí)行是由事件驅(qū)動(dòng)的事件驅(qū)動(dòng)程序中，程序的執(zhí)行是由事件驅(qū)動(dòng)的 程序啟動(dòng)以后，一直可以使用，如果無事件程序啟動(dòng)以后，一直可以使用，如果無事件產(chǎn)生，程序就空閑等待事件。產(chǎn)生，程序就空閑等待事件。 可

15、以同時(shí)啟動(dòng)多個(gè)應(yīng)用程序，計(jì)算機(jī)的屏幕可以同時(shí)啟動(dòng)多個(gè)應(yīng)用程序，計(jì)算機(jī)的屏幕和時(shí)間可供其它應(yīng)用程序使用，直到用戶操作，和時(shí)間可供其它應(yīng)用程序使用，直到用戶操作，觸發(fā)事件引起一段程序的執(zhí)行，完成某一項(xiàng)功能。觸發(fā)事件引起一段程序的執(zhí)行，完成某一項(xiàng)功能。 可實(shí)現(xiàn)多任務(wù)操作，使多個(gè)應(yīng)用程序共享計(jì)可實(shí)現(xiàn)多任務(wù)操作，使多個(gè)應(yīng)用程序共享計(jì)算機(jī)內(nèi)存、屏幕和處理器。算機(jī)內(nèi)存、屏幕和處理器。2.2.7 消息循環(huán)和處理機(jī)制消息循環(huán)和處理機(jī)制在在Windows環(huán)境下沒有中斷的概念。軟件中的環(huán)境下沒有中斷的概念。軟件中的多個(gè)對(duì)象通過消息進(jìn)行通信和相互作用。多個(gè)對(duì)象通過消息進(jìn)行通信和相互作用。一個(gè)大的應(yīng)用程序中包括許多個(gè)對(duì)

16、象，通過這些一個(gè)大的應(yīng)用程序中包括許多個(gè)對(duì)象，通過這些對(duì)象的相互作用和合作共同完成更加高級(jí)的功能對(duì)象的相互作用和合作共同完成更加高級(jí)的功能和復(fù)雜的行為。和復(fù)雜的行為。 例如，自行車就是一個(gè)對(duì)象，但它本身并不能做任何例如，自行車就是一個(gè)對(duì)象，但它本身并不能做任何事情，只有當(dāng)另一個(gè)對(duì)象（人）作用于它時(shí)才起作用。事情，只有當(dāng)另一個(gè)對(duì)象（人）作用于它時(shí)才起作用。2.2.7 消息循環(huán)和處理機(jī)制消息循環(huán)和處理機(jī)制用戶的操作或?qū)ο鬆顟B(tài)的改變將引發(fā)事件的產(chǎn)生，用戶的操作或?qū)ο鬆顟B(tài)的改變將引發(fā)事件的產(chǎn)生，程序運(yùn)行過程中，任何事件的發(fā)生都?xì)w結(jié)程序運(yùn)行過程中，任何事件的發(fā)生都?xì)w結(jié) 為消為消息（息（Message）。

17、）。消息由三個(gè)部分組成：消息由三個(gè)部分組成： 指定接收方對(duì)象；指定接收方對(duì)象； 需調(diào)用的方法的名字；需調(diào)用的方法的名字； 執(zhí)行方法所需要的參數(shù)。執(zhí)行方法所需要的參數(shù)。2.2.7 消息循環(huán)和處理機(jī)制消息循環(huán)和處理機(jī)制 Windows將事件編碼成消息，并送將事件編碼成消息，并送入消息隊(duì)列排序；入消息隊(duì)列排序； 應(yīng)用程序檢索和處理消息，進(jìn)行消息應(yīng)用程序檢索和處理消息，進(jìn)行消息的循環(huán)傳遞，并將每一個(gè)消息發(fā)送到的循環(huán)傳遞，并將每一個(gè)消息發(fā)送到相應(yīng)的窗口中。相應(yīng)的窗口中。 消息隊(duì)列是由消息隊(duì)列是由Windows應(yīng)用程序自應(yīng)用程序自動(dòng)維護(hù)的，任何事件都有一個(gè)統(tǒng)一的動(dòng)維護(hù)的，任何事件都有一個(gè)統(tǒng)一的處理形式。處

18、理形式。2.2.7 消息循環(huán)和處理機(jī)制消息循環(huán)和處理機(jī)制一個(gè)一個(gè)Windows應(yīng)用程序運(yùn)行的實(shí)質(zhì)就是應(yīng)用程序運(yùn)行的實(shí)質(zhì)就是: 不斷地從消息隊(duì)列中檢索、接收消息，不斷地從消息隊(duì)列中檢索、接收消息， 然后處理消息。在處理消息的過程中又會(huì)產(chǎn)然后處理消息。在處理消息的過程中又會(huì)產(chǎn)生新的消息，生新的消息， 再把新的消息發(fā)送到消息隊(duì)列中，再把新的消息發(fā)送到消息隊(duì)列中， 如此循環(huán)往復(fù)，進(jìn)行消息的排序和管理，構(gòu)如此循環(huán)往復(fù)，進(jìn)行消息的排序和管理，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)成驅(qū)動(dòng)Windows應(yīng)用程序運(yùn)行的特殊機(jī)制。應(yīng)用程序運(yùn)行的特殊機(jī)制。 如果在消息隊(duì)列中未檢索到消息，表示無事如果在消息隊(duì)列中未檢索到消息，表示無事件產(chǎn)生，這時(shí)便循環(huán)檢索等待消息的出現(xiàn)。件產(chǎn)生，這時(shí)便循環(huán)檢索等待消息的出現(xiàn)。 Win