軟件語言基礎(chǔ)

軟件語言基礎(chǔ)第一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四本章目標(biāo)了解計算機(jī)的發(fā)展史。了解計算機(jī)的硬件和軟件了解軟件發(fā)展的不同時代，以及各時代的語言特點(diǎn)。了解當(dāng)今不同的編程語言。熟悉軟件的分類：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。2第二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四人類追求的計算工具1642BlaisePascal加法器1822差分機(jī)1833分析機(jī)MARKIENIAC電子計算機(jī)時代3第三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四

第一臺電子計算機(jī)（ENIAC）5000次加法/秒體重28噸占地170M218800只電子管1500個繼電器耗電150KW4第四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四

電子恐龍的縮骨法——晶體管ENIAC劃時代的實(shí)驗裝置晶體管實(shí)質(zhì)上是按顯微比例的真空管建造的。電子管的缺點(diǎn)：體積大；耗能高、散熱量大；晶體管的優(yōu)點(diǎn)：體積小；耗能低；性能穩(wěn)固；5第五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四ENIAC（電子數(shù)字積分計算機(jī)的簡稱，英文全稱為ElectronicNumericalIntegratorAndComputer）１９４６年，世界上第一臺電子數(shù)字積分計算機(jī)--埃尼克（ＥＮＩＡＣ）在美國賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院誕生（圖１一２）。ＥＮＩＡＣ猶如一個龐然大物，重達(dá)３０噸、占地１７０平方米、內(nèi)裝１８０００個電子管，但它運(yùn)算速度卻比當(dāng)時最好的機(jī)電式計算機(jī)快１０００倍。6第六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四晶體管數(shù)目4004奔騰4420,000,0002,300將電腦濃縮在一顆芯片上0.18微米芯片10微米芯片7第七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四晶體管數(shù)單位時間執(zhí)行的指令數(shù)百萬條/每秒集成電路的集成度每18個月翻一番或者說三年翻兩番

計算機(jī)第一定律——摩爾定律8第八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四第一代（1946~1956）電子管5千~4萬（次/秒）第二代（1957~1964）晶體管幾十萬~百萬（次/秒）第三代（1965~1970）集成電路百萬~幾百萬（次/秒）第四代（1971~90年代）集成電路幾百萬~幾億（次/秒）1964年911機(jī)1966年112機(jī)計算機(jī)發(fā)展的幾個階段9第九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四香儂是現(xiàn)代信息論的著名創(chuàng)始人。1938年，香農(nóng)在發(fā)表的論文中,首次用布爾代數(shù)進(jìn)行開關(guān)電路分析，并證明布爾代數(shù)的邏輯運(yùn)算，可以通過繼電器電路來實(shí)現(xiàn)。阿塔納索夫提出了計算機(jī)的三條原則：1）以二進(jìn)制的邏輯基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算，以保證精度；2）利用電子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)控制，邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算，以保證計算速度；3）采用把計算功能和二進(jìn)制數(shù)更新存儲的功能相分離的結(jié)構(gòu)。計算機(jī)發(fā)展的重要人物和思想ClaudeShannon10第十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四圖靈與圖靈機(jī)為紀(jì)念圖靈對計算機(jī)的貢獻(xiàn)，美國計算機(jī)博物館于1966年設(shè)立了“圖靈獎”計算機(jī)是使用相應(yīng)的程序來完成任何設(shè)定好的任務(wù)。圖靈機(jī)是一種思想模型，它由三部分組成：一個控制器，一條可以無限延伸的帶子和一個在帶子上左右移動的讀寫頭組成。11第十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四JohnvonNeumann馮諾依曼

馮·諾依曼計算機(jī)存儲程序工作原理計算機(jī)的兩個基本能力：一是能夠存儲程序，二是能夠自動地執(zhí)行程序。計算機(jī)是利用“存儲器”（內(nèi)存）來存放所要執(zhí)行的程序的，而稱之為CPU的部件可以依次從存儲器中取出程序中的每一條指令，并加以分析和執(zhí)行，直至完成全部指令任務(wù)為止。1949EDSAC12第十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四計算機(jī)硬件基本組成（外）存儲器（內(nèi)）存儲器中央處理器（CPU）控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)流地址控制流運(yùn)算器13第十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四軟件的概述“吃軟不吃硬”的EDSAC存儲程序工作原理的計算機(jī)決定了它的使用方式：編寫程序和運(yùn)行程序硬件軟件軟件史上的重要人物阿黛·拜倫格雷斯·霍普威爾克斯戴維·韋勒“埃迪薩克”14第十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四１９４９年５月，英國劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗室根據(jù)馮·諾伊曼的思想，制成電子延遲存貯自動計算機(jī)“埃迪薩克”（ＥＤＳＡＣ），這是第一臺帶有存儲程序結(jié)構(gòu)的電子計算機(jī)。１９５２年１月，諾伊曼設(shè)計的ＩＡＳ機(jī)制成，使他的設(shè)想在這臺機(jī)器上得到完滿的體現(xiàn)。這臺ＩＡＳ機(jī)只用了２３００個電子管，但速度比擁有１８０００個電子管的“埃尼阿克”提高了１０倍。ＩＡＳ被屢屢仿制，成了諾伊曼型機(jī)的鼻祖。從１９５３年起，美國的ＩＢＭ公司開始批量生產(chǎn)應(yīng)用于科研的大型計算機(jī)系列，從此電子計算機(jī)走上了工業(yè)生產(chǎn)階段。１９５５年，前蘇聯(lián)科學(xué)家也研制成快速大型電子計算機(jī)，該機(jī)占用機(jī)房面積達(dá)１００平方米，共用了５０００多個電子管，平均計算速度達(dá)每秒７０００～８０００次，該機(jī)包括一個能存貯１００４個代碼的專用內(nèi)存儲器。１９５８年，中國科學(xué)院也制成了中國第一臺大型、快速電子計算機(jī)。15第十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四軟件簡介軟件的歷史可追溯到18世紀(jì)。至今已開發(fā)了300多種不同的計算機(jī)語言。其中一些語言已消失了，一些語言在不斷的更新。16第十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四程序設(shè)計語言的發(fā)展機(jī)器語言匯編語言高級語言（BASICFORTRANPASCALCPROLOG….）第四代語言第五代語言17第十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四機(jī)器語言2-1用二進(jìn)制代碼（0和1）組成的，用不同的二進(jìn)制代碼組合表示機(jī)器的不同指令。機(jī)器語言中的每一條指令，代表了機(jī)器可執(zhí)行的一個基本操作。指令由操作碼和地址碼兩部分組成。機(jī)器語言的特點(diǎn)是面向機(jī)器，程序編寫難度大，調(diào)試修改繁瑣，兼容性差，但機(jī)器語言執(zhí)行速度最快。18第十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四機(jī)器語言2-2示例：指令序號機(jī)器語言程序指令功能11011000000001000把數(shù)字8送到累加器AL中20000010000001001把累加器AL的內(nèi)容與數(shù)字9相加，結(jié)果再存入累加器AL（完成8+9運(yùn)算）311110100停止操作

機(jī)器語言的編譯是使用一些帶或卡，可以告訴計算機(jī)做什么，如何做以及何時做。19第十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四匯編語言

2-1用一些特定的符號代替機(jī)器語言的二進(jìn)制數(shù)代碼，這些符號也稱為助記符.通過匯編程序翻譯成機(jī)器語言翻譯成機(jī)器語言的目標(biāo)程序，該過程稱為匯編過程

.匯編語言比機(jī)器語言易讀、易改，執(zhí)行速度與機(jī)器語言相仿，比高級語言快得多，適用于實(shí)時控制和實(shí)時處理

.20第二十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四匯編語言

2-2語句序號匯編語言程序語句功能1MovAL,8把數(shù)字8送到累加器AL中2ADDAL,9把累加器AL中的內(nèi)容與數(shù)字9相加，結(jié)果再存入累加器AL中（完成8+9運(yùn)算）3HLT停止操作21第二十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四高級語言高級語言是接近人們的自然語言和數(shù)學(xué)語言、以及面向問題的程序設(shè)計語言，它容易學(xué)習(xí)和掌握，并且通用性強(qiáng)

源程序，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)器語言目標(biāo)程序有兩種方式：編譯方式、解釋方式與前面的語言有明顯區(qū)別的是：并不涉及計算機(jī)如何執(zhí)行任務(wù)，而只指定它必須做什么。22第二十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四人工智能當(dāng)今人工智能發(fā)展的驅(qū)動力是對與人工智能相關(guān)的所有新事物的要求。這對開發(fā)人員是否能提供超越于人的思路的解決方法造成了極大的壓力。一些涉及人工智能的編程語言有：LISP(1958)Algol(1960)Simula(1967)Prolog(1970)Smalltalk(1979)23第二十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四第四代語言第四代語言的應(yīng)用集中在執(zhí)行日常任務(wù)，例如屏幕窗體、請求數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)和移動數(shù)據(jù)等。在硬件的技術(shù)方面有相對比較少的涉及，所以涉及底層開發(fā)的知識較少。24第二十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四第五代語言某些構(gòu)建編程環(huán)境的軟件公司常常誤用此術(shù)語。20世紀(jì)90年代，通過使用聲音、移動圖像和代理為語言進(jìn)一步發(fā)展打下了基礎(chǔ)。最終用戶使用的軟件將是基于知識機(jī)器人-代理的原則。它能夠根據(jù)最終用戶和界面的交互操作，自主地修改程序段從而創(chuàng)建新的代理。25第二十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四典型的編程語言目前世界上大約有200多種高級語言。典型的有：ASSEMBLER（匯編程序）BASIC，1964FORTRAN語言C語言；C++，1986COBOL，1960LISP，1960MODULAOCCAMPASCAL，1975Simula，1962Smalltalk，1983SNOBOLSQL26第二十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四BASIC（BeginnersAll-purposeSymolicInstructionCode）應(yīng)用廣泛FORTRAN（FormulaTRANslation）主要用于科學(xué)領(lǐng)域。ALGOL（ALGorithm-OrientedLanguage）形式類似靈活，結(jié)構(gòu)化Pascal1983年被ISO標(biāo)準(zhǔn)化MODULA編程的結(jié)構(gòu)化體系主要用于執(zhí)行計算和求解方程式LISP（LIStProcessingLanguage）處理文本以及數(shù)據(jù)之間的關(guān)系LOGO簡化變體，流行教育界C，C++Java嵌入式計算27第二十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四HistoryofProgrammingLanguages

28第二十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四FortranJohnW.Backus

帶領(lǐng)下的一個IBM

工作組于1952年發(fā)明了FORTRAN-FORmulaTRANslator。用于IBM

計算機(jī)：IBM704。FORTRAN

的更新版本可用于其他計算機(jī)和平臺。29第二十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四進(jìn)入C語言時代2-1

1969-1973年間，貝爾實(shí)驗室的DennisRichey和DavidKerningham

開發(fā)了C

語言。C

語言易于人們的閱讀和理解。由于此語言具有快速和簡潔的特點(diǎn)，因此在系統(tǒng)程序員和商業(yè)軟件制造商之間非常流行。優(yōu)點(diǎn)：具有很小的語言庫（詞匯表），可移植性，源代碼可以重用，在不同的計算機(jī)上運(yùn)行時只需對其重新編譯即可。30第三十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四進(jìn)入C語言時代2-2C語言的示例/*Welcome.c*/Main()

{

printf("歡迎來到AptechInternational\n");

}31第三十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四32第三十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四軟件的分類軟件的分類：系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件泛指那些為整個計算機(jī)系統(tǒng)所支配的、不依賴于特定應(yīng)用的通用軟件，也是可供所有用戶使用的軟件應(yīng)用軟件指用于解決各種不同具體應(yīng)用問題的專門軟件第三十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計算機(jī)硬件操作系統(tǒng)語言處理程序，實(shí)用程序與工具軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)與通信軟件應(yīng)用軟件用戶34第三十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四Altair8800

計算機(jī)發(fā)展——微型化計算機(jī)不再是單一的計算機(jī)器，而是一種信息機(jī)器，一種個人的信息機(jī)器。35第三十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四CRAY-Ⅱ

計算機(jī)發(fā)展——巨型化運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百億次運(yùn)算的超級計算機(jī)1975年世界上第一臺超級計算機(jī)“Cray-I”超級計算機(jī)應(yīng)用：天氣預(yù)報、地震機(jī)理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學(xué)計算的高科技領(lǐng)域。中國超級計算機(jī)：國防科技大學(xué)研制的“銀河1號”、“銀河2號”和“銀河3號”國家職能計算機(jī)中心推出的“曙光1000”和“曙光2000I”銀河Ⅱ36第三十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四

計算機(jī)發(fā)展——網(wǎng)絡(luò)化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展動力：使用遠(yuǎn)程資源，共享程序、數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡(luò)用戶的通訊和合作。37第三十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期四

計算機(jī)發(fā)展——智能化“總有一天，人類會造出一些舉止跟人一樣的‘沒有靈魂的機(jī)械’來”。

——笛卡爾（1637）人類第一個“工業(yè)機(jī)器人”：

一頭在紡織機(jī)上挑紗的“驢”（1742年）第一代機(jī)器人

機(jī)械手（1962年出現(xiàn)）第二代機(jī)器人

具有“感覺”的機(jī)器人第