1、由机器语言到高级语言算法解决问题的步骤程序计算机能够理解与执行的解决问题的步骤计算机语言步骤书写的规范、语法规则、标准的集合是人和计算机都能理解的语言 算法、计算机语言与计算机程序由机器语言到高级语言(1)为什么需要计算机语言?计算7+10并存储的程序机器语言：用二进制和编码方式提供的指令系统所编写程序的语言被称为机器语言100001 1000000111100010 1000001010100101 1100000110111101 00所有程序都需转换成机器语言程序，计算机才能执行指令系统：CPU用二进制和编码提供的可以解释并执行的命令的集合。100001 10 0000011110001
2、0 11 00001010操作码 地址码问：用机器语言编写程序存在什么问题呢？由机器语言到高级语言(2)计算机能够理解与执行什么?计算机语言-机器语言指令系统机器语言计算7+10并存储的程序u汇编语言：是用助记符号编写程序的语言。u汇编语言源程序：是用汇编语言编出的程序。u汇编程序:是将汇编语言源程序翻译成机器语言程序的程序。u用符号编写程序=翻译=机器语言程序MOV A,7ADD A,10MOV (6),AHLTu人们提供了用助记符编写程序的规范/标准。同时开发了一个翻译程序，实现了将符号程序自动转换成机器语言程序的功能。100001 1000000111MOV A,7操作码 地址码由机器语
3、言到高级语言(3)怎样解决机器语言编写程序所存在的困难?计算机语言-汇编语言汇编语言u汇编语言程序处理过程由机器语言到高级语言(4)符号化程序机器不能直接执行怎么办?计算机语言-汇编语言-汇编程序(编译器)MOV A,7ADD A,10MOV (6),AHLT汇编程序汇编语言源程序助记符号机器语言程序二进制和编码10000110000001111000101100001010100101110000011011110100由汇编程序自动转换转换执行汇编语言转换规则 助记符号，机器指令用助记符号书写程序的规范、语法规则、标准的集合是人和计算机都能理解的语言机器指令的集合是计算机能够理解并执行，但
4、人理解困难的语言机器语言编制完成7+10并存储的汇编语言程序完成7+10并存储的机器语言程序执行计算7+10并存储的程序Result=7+10;Returnu人们提供了类似于自然语言方式、以语句为单位书写程序的规范/标准。并开发了一个翻译程序，实现了将语句程序自动翻译成机器语言程序的功能。u高级语言：是用类似自然语言的语句编写程序的语言。u高级语言源程序：是用高级语言编出的程序。u编译程序：是将高级语言源程序翻译成机器语言程序的程序。由机器语言到高级语言(5)为什么还要提出高级语言?计算机语言-高级语言高级语言编译程序源程序语句机器语言程序二进制和编码Result=7+10Return1000
5、0110000001111000101100001010100101110000011111110100MOV A,7ADD A,10MOV (6),AHLT高级语言程序处理过程示意由机器语言到高级语言(6)高级语言和汇编语言的差别在哪里?u高级语言：机器无关性；一条高级语言语句往往可由若干条机器语言语句实现且不具有对应性u汇编语言：机器相关性；汇编语言语句和机器语言语句有对应性由机器语言到高级语言(6)编译器如何实现呢?高级语言编译器汇编程序汇编语言源程序助记符号转换执行转换规则 助记符号，机器指令编译程序高级语言源程序变量/表达式/语句机器语言程序二进制和编码100001100000011
6、11000101100001010100101110000011011110100转换执行高级语言编译规则机器语言编制Result=7+10ReturnMOV A,7ADD A,10MOV (6),AHLT自动转换自动转换执行转换汇编器编译器转换用高级语言进行问题求解符号化,计算化再语义化自然/社会问题程序化执行化算法的结果机器级程序-机器指令运算器和控制器(CPU)-执行算法自然/社会问题的求解结果产生用0/1编码：指令和数据存储器：0/1存与取0/1化信号化存储高级语言程序编译执行化由机器语言到高级语言(7)小结?汇编语言程序程序执行汇编程序执行高级语言(程序)的基本构成要素Researc
7、h Center on Intelligent Computing for Enterprises&Services,Harbin Institute of Technology战德臣哈尔滨工业大学 教授.博士生导师教育部大学计算机课程教学指导委员会委员K=0;For I=1 to 100 Step 1 If I 30 K=K+I;保留字变量常量语句表达式认识计算机语言程序高级语言(程序)的基本构成要素(1)计算机语言程序的基本构成要素有哪些?“保留字”为编译器识别和处理语句而确定的一些特定符号常量、变量与表达式u算术表达式示例。算术表达式的结果是一数值；A1+(B2 x1+76)*3(B2+
8、yy4)/L3 xx3u比较表达式示例。比较表达式的计算结果是逻辑“真”或“假”；Grade=70N4=A1)&(B2 y2)u将表达式的计算结果赋值给一变量：赋值语句M =XY+50；M =(XY)AND(XD2 D1=D1-5;ElseD1=D1+10;Y=50;Z=80;X=30;X=Z+Y;If Y Z X=X-Y;Else X=X-Z;X=X+Y;If X Z X=Y;X=X-Z;If XY X=X-Y;语句与程序控制高级语言(程序)的基本构成要素(4)分支结构?分支结构Y=50;Z=80;X=30;X=Z+Y;If Y Z X=X-Y;Else X=X-Z;X=X+Y;If X Z
9、 X=Y;X=X-Z;If XY X=X-Y;语句与程序控制高级语言(程序)的基本构成要素(4)分支结构?XYZ3050801305010050-30分支结构u循环结构(有界循环结构)For(计数器变量=起始值 To 结束值 增量表达式)循环体的程序语句序列 Next 计数器变量Sum=0;For I=1 to 5 Step 1 Sum=Sum+I;Next I/继续其他语句Sum=0;For I=1 to 10000 Step 2 Sum=Sum+I;Next I语句与程序控制高级语言(程序)的基本构成要素(5)循环结构?SumI01123364105156循环结构u循环结构(条件循环结构)
10、Do 循环体的程序语句序列 While(条件表达式)；X=1;Y=2;Sum=0;Do Sum=X+Y;X=X+1;Y=Y+1;While(Sum=10)/其他语句语句与程序控制高级语言(程序)的基本构成要素(5)循环结构?XYSum1202333454575696711循环结构u循环结构(条件循环结构)Do 循环体的程序语句序列 While(条件表达式)；X=1;Y=2;Sum=0;Do Sum=X+Y;X=X+1;Y=Y+1;While(Sum0)/其他语句语句与程序控制高级语言(程序)的基本构成要素(5)循环结构?XYSum120233循环结构u循环结构(条件循环结构)While(条件表
11、达式)Do 循环体的程序语句序列 X=1;Y=2;Sum=0;While(Sum0)Do Sum=X+Y;X=X+1;Y=Y+1;语句与程序控制高级语言(程序)的基本构成要素(5)循环结构?XYSum120循环结构常量变量赋值语句 算术表达式比较表达式逻辑表达式表达式高级语言(程序)的基本构成要素(6)小结?分支结构 循环结构 顺序结构 高级语言自然/社会问题自然/社会问题的求解结果符号化计算化再符号化高级语言程序 机器语言程序 计算机器执行 程序执行 自动化高级语言(程序)的基本构成要素(6)小结?用高级语言构造程序Research Center on Intelligent Computi
12、ng for Enterprises&Services,Harbin Institute of Technology战德臣哈尔滨工业大学 教授.博士生导师教育部大学计算机课程教学指导委员会委员函数int Sum(int m,int n)S=m+n;return S;函数名()函数返回值的类型形式参数，即在函数体中所使用的变量函数体：实现函数功能的程序段落用高级语言构造程序(1)函数是很重要的程序构造手段，你知道吗?数学上的函数只是一个符号表达，而计算机程序中的函数则是一段可以执行的程序函数函数的定义形式参数函数体，实现函数功能的程序语句序列以形式参数作为需要处理的对象。当被调用时，用实际参数替
13、换相应的形式参数进行程序执行。函数的使用实际参数函数的使用实际参数用高级语言构造程序(2)你知道函数是一种抽象吗?函数是一种抽象，用一个名字代表一个程序段落数学运算函数，如三角函数、指数与对数函数、开方函数等；例如sin()，Log(x)等；数据转换函数，如字母大小写变换、数值型数字和字符型数字相互转换等；字符串操作函数，如取子串、计算字符串长度等；例如，Len(abcd)；输入输出函数，如输入输出数值、字符、字符串等；例如，Printf(),Scanf()等；文件操作函数，如文件的打开、读取、写入、关闭等；其它函数，如取系统日期、绘制图形等。系统提供的可以使用的函数类别用高级语言构造程序(3
14、)你知道计算机语言或操作系统提供哪些函数吗?用高级语言构造程序(3)你忘记了递归和迭代吗?long int Fact(int n)long int x;If(n 1)x=Fact(n-1);/*递归调用*/return n*x;else return 1;/*递归基础*/程序示例：阶乘的递归程序如下示意用高级语言构造程序(3)你忘记了递归和迭代吗?程序示例：阶乘的迭代程序如下示意long int Fact(int n)int counter；long product=1;for counter=1 to n step 1 product=product*counter；/*迭代*/return
15、 product;ProductCounter初始值1循环第1次11循环第2次12循环第3次23循环第4次64循环第5次245循环第6次1206时当时当111.)1(1!nnnnn传统程序构造及其表达方法-由粗到细用高级语言构造程序(4)程序是构造的，不是编的?为控制复杂性，先以函数来代替琐碎的细节，着重考虑函数之间的关系，以及如何解决问题在前一阶段考虑清楚后或编制完成后，再编写其中的每一个函数。而函数的处理同样采取这种思路传统程序构造及其表达方法-也可以由细到粗用高级语言构造程序(4)程序是构造的，不是编的?上一层次的函数依据下层函数来编写，确认正确后再转至更上层问题处理首先编写一些基础性的
16、函数，并确定其正确后，再处理上一层次的问题。程序开发环境用高级语言构造程序(5)程序开发环境包括哪些部分呢?一套书写程序的语法规则计算机语言程序设计环境：编辑、编译、连接、调试、运行一体化平台高级语言程序目标程序可执行程序编辑程序编译程序连接程序公用函数库调试程序u程序是算法的一种机器相容(Compatible)的表示，是利用计算机程序设计语言对算法描述的结果，是可以在计算机上执行的算法。u程序设计过程：编辑源程序编译链接执行。函数程序构造方法高级语言(程序)的基本构成要素(6)小结?函数的定义函数的调用运用函数构造自顶向下(Top-Down)自底向上(Buttom-Up)计算机语言与编译器-
17、一种抽象-自动化机制示例Research Center on Intelligent Computing for Enterprises&Services,Harbin Institute of Technology战德臣哈尔滨工业大学 教授.博士生导师教育部大学计算机课程教学指导委员会委员云计算环境自然现象的计算的表达与推演社会/自然的计算化抽象用社会/自然所接受的形式体现计算及结果计算/求解的自然化自动化模型语言协议系统编译器编解码器业务-计算人-计算机机-机，物-物计算机语言与编译器-一种抽象-自动化机制示例(1)你记得计算之树中的不同抽象层次吗?编译程序源程序语句机器语言程序二进制和编
18、码Result=7+10Return10000110000001111000101100001010100101110000011111110100MOV A,7ADD A,10MOV (6),AHLT编译器计算机语言与编译器-一种抽象-自动化机制示例(2)为什么高级语言程序需要编译?怎样编译?计算机语言与编译器-一种抽象-自动化机制示例(3)高级语言中的模式化的语句?由“具体的”运算式到“模式”运算式Result=7+10;V=C+C;Sum=8+15;K=100+105;注：Result：具体的变量7,10：具体的常量=赋值符号+加法运算符号;语句结束符注：V：变量C：常量=赋值符号+加法
19、运算符号;语句结束符不变的部分(保留字)变化的部分“模式”运算式的识别及常量、变量的标识V=C+C;S1S2S3S4V,V,R空格,null,R=,=,RC,C,RS5S6+,+,R空格,null,R空格,null,R空格,null,R空格,null,RS7;,null,NC,C,R空格,null,R;,null,N(c)能识别两种模式“V=C;”和“V=C+C;”并能去除空格的图灵机示意图注：字母表V，C，=，+，空格,;；S1起始状态；S7终止状态；null表示什么也不写回。Result=7+10;(V,1)=(C,1)+(C,2);计算机语言与编译器-一种抽象-自动化机制示例(4)语句模
20、式的识别 复杂模式转换为简单模式及其组合V=C+C;V=+CCV,1=+C,1C,2计算机语言与编译器-一种抽象-自动化机制示例(5)复杂模式的预先构造 V,1=+C,1C,2将简单模式转换成汇编语言语句序列，用常量值和变量地址进行替换，组合次序调整，得到最后的汇编语言程序MOV A,ADD A,MOV(),A MOV A,7ADD A,10 MOV(6),A MOV A,ADD A,MOV(),A 计算机语言与编译器-一种抽象-自动化机制示例(6)简单模式与汇编语句的映射 计算机语言与编译器-一种抽象-自动化机制示例(7)小结 计算机语言与编译器-一种抽象-自动化机制示例(7)小结 语句词汇
21、的识别(词法分析)语句模式的识别(语法分析)复杂语句模式的构造基本语句模式与汇编语句的映射汇编语句的组装与次序调整常量与变量的替换形式语言与自动机编译系统/编译原理计算机语言的发展Research Center on Intelligent Computing for Enterprises&Services,Harbin Institute of Technology战德臣哈尔滨工业大学 教授.博士生导师教育部大学计算机课程教学指导委员会委员K=0;For I=1 to 100 Step 1 If I 30 K=K+I;用高级语言编写程序计算机语言的发展(1)如何更方便地编写程序?符号化结构
22、化语句化编译化机器语言程序高级语言源程序-像堆积木一样构造程序计算机语言的发展(1)如何更方便地编写程序?面向对象的程序设计语言与可视化构造语言Command1ClickPrivate Sub Command1_Click()/此处放置单击按钮Command1时要执行的程序语句;Text2TextChangedPrivate Sub Text2_TextChanged()/此处放置文本框Text2中内容发生变化时将要执行的程序语句;TextTextChangedPrivate Sub Text_TextChanged()/此处放置文本框Text中内容发生变化时将要执行的程序语句;Text1Te
23、xtChangedPrivate Sub Text1_TextChanged()/此处放置文本框Text1中内容发生变化时将要执行的程序语句;Text1GetFocusPrivate Sub Text1_GetFocus()/此处放置文本框Text1中内容发生变化时将要执行的程序语句;计算机/CPU能识别与执行的机器语言程序汇编程序编译程序编译程序编程效率高执行效率高汇编语言源程序自动转换高级语言源程序自动转换语言积木块自动转换更大的语言积木块自动转换编译程序计算机语言发展的基本思维计算机语言的发展(2)计算机语言的发展思维?不仅要用语言，还要发明新语言(可执行)计算机语言源程序新语言源程序编
24、译器新语言：书写规范及其语法结构编辑器类自然语言图形化的模型积木块式编程语言智能化语言及模型(面向各专业的)专业化语言计算机语言的发展(3)能否提出新语言?计算机技术是伴随着计算机语言的不断发展而发展起来的u因计算机语言获得图灵奖的l1966 A.J.Perlis:编程技术和编译架构l1972 E.W.Dijkstra:ALGOL语言l1974 Donald E.Knuth:程序语言l1977 John Backus:高级语言,Fortranl1979 Kenneth E.Iverson:编程语言,APLl1980 C.Antony R.Hoare:编程语言l1981 Edgar F.Codd
25、:关系数据库语言l1984 Niklaus Wirth：开发了EULER、ALGOL-W、MODULA和PASCAL一系列崭新的计算语言。l1987 John Cocke：编译器l2001 Ole-Johan Dahl、Kristen Nygaard:面向对象编程,SIMULA I 和SIMULA 67中。l2003 Alan Kay:面向对象语言，Smalltalkl2005 Peter Naur:Algol60程序语言。l2006 Fran Allen:编译器计算机语言的发展(3)能否提出新语言?计算机语言的发展(3)能否提出新语言?FORTRANALGOLBCPASCALBASICVis
26、ual BASICDelphiC+SimulaPythonJavaJavaScriptC#PerlSmalltalk计算机语言的发展(3)能否提出新语言?FORTRANALGOLBCPASCALBASICVisual BASICDelphiC+SimulaPythonJavaJavaScriptC#PerlSmalltalk不同抽象层级计算机(虚拟机器)Research Center on Intelligent Computing for Enterprises&Services,Harbin Institute of Technology战德臣哈尔滨工业大学 教授.博士生导师教育部大学计算
27、机课程教学指导委员会委员计算机语言促进了计算机处理能力的不断增强计算机计算机的使用者-所有人应用别人编写的程序。(对计算机内部基本不了解)不同抽象层级计算机(虚拟机器)(1)你只想简单使用计算机吗?计算机程序员-计算机相关专业人员用高级语言编写程序。(理解：操作系统提供的API或计算机语言提供的各类函数/过程)算法与程序构造能力计算机语言促进了计算机处理能力的不断增强不同抽象层级计算机(虚拟机器)(2)你想编程序但又不涉及硬件吗?计算机硬件系统程序员-计算机相关专业人员用汇编语言编写程序。(理解：硬件的结构和指令系统；理解操作系统提供的扩展功能指令)控制硬件的算法与程序的构造能力计算机语言促进
28、了计算机处理能力的不断增强不同抽象层级计算机(虚拟机器)(3)你想控制硬件设备吗?计算机系统程序员-计算机专业人员用机器语言和操作系统指令编写程序。(理解：硬件的结构和指令系统；理解操作系统提供的扩展功能指令)计算机语言促进了计算机处理能力的不断增强不同抽象层级计算机(虚拟机器)(4)你想编一些操作系统才能做的程序吗?计算机硬件系统和操作系统程序员-计算机专业人员。用机器语言或用控制信号编写程序。(理解：硬件的结构和指令系统；理解信号控制逻辑)计算机语言促进了计算机处理能力的不断增强不同抽象层级计算机(虚拟机器)(5)你想做芯片级的应用开发工作吗?计算机语言促进了计算机处理能力的不断增强不同抽
29、象层级计算机(虚拟机器)(6)你想设计计算机相关的各种芯片和电路吗?基本目标:理解如何编写计算机可以执行的程序基本思维：高级语言与汇编语言语言与编译器高级语言程序的构成要素不同层面的计算机不同抽象层级计算机(虚拟机器)(7)小结协议与编解码器-另一种抽象-自动化机制示例Research Center on Intelligent Computing for Enterprises&Services,Harbin Institute of Technology战德臣哈尔滨工业大学 教授.博士生导师教育部大学计算机课程教学指导委员会委员协议与编解码器-另一种抽象-自动化机制示例(1)你记得计算之树
30、中的不同抽象层次吗?云计算环境自然现象的计算的表达与推演社会/自然的计算化抽象用社会/自然所接受的形式体现计算及结果计算/求解的自然化自动化模型语言协议系统编译器编解码器业务-计算人-计算机机-机，物-物协议与编解码器-另一种抽象-自动化机制示例(2)怎样解决机器与机器之间的交互问题?协议及其应用示意：键盘输入/与显示器显示处理示例一般而言，“协议”是为交流信息的双方(计算机)能够正确实现信息交流而建立的一套规则、标准或约定。协议与编解码器-另一种抽象-自动化机制示例(3)推而广之?协议与编码器/解码器体现了信息处理的一般性思维信息绑定协议协议编码器/解码器(研究对象的)信息绑定语义的方法：0
31、/1码绑定或字母符号绑定-何种语义(研究对象的)协议/语言/标准编译器/解码器/解析器/执行器/生成器/变换器(研究对象的)信息采集编码器按协议/语言/标准表示和存储的信息信息显示/打印交换传输外设处理目标格式的信息(目标位置)采样频率采样精度编码方法及其保真度音频信息的表示与处理u音频编码：音频是连续的模拟信号，需经采样、量化和编码后形成数字音频后，进行数字处理。所谓采样是指按一定的采样频率对连续音频信号做时间上的离散化,即对连续信号隔一定周期获取一个信号点的过程。而量化是将所采集的信号点的数值区分成不同位数的离散数值的过程。而编码则是将采集到的离散时间点的信号的离散数值按一定规则编码存储的
32、过程。协议与编码器/解码器示例-多媒体处理协议与编解码器-另一种抽象-自动化机制示例(4)多媒体处理是否也可采用这种思维呢?编码量化采样解码像素表达颜色的不同，需要编码的位数不同。黑白-1位(0,1)256级灰度-8位(0-255)16色彩色-4位(0-16)256色彩色-8位(0-255)24位真彩色-24位(红0-255、绿0-255、蓝0-255三元色)图像的表示与处理u位图图像：将图像划分成均匀的由单元点构成的网格，每个单元点称为像素。每个像素可由1位或多位表示，1位只能表示黑白图像，8位能表示灰度图象，24位则能表示彩色图像。单位尺寸内的像素数目被称为图像的分辨率，由水平像素数目垂直
33、像素数目来表示。协议与编码器/解码器示例-多媒体处理协议与编解码器-另一种抽象-自动化机制示例(4)多媒体处理是否也可采用这种思维呢?编码量化采样解码u图像编码：由于位图图像的存储量大(水平像素数目垂直像素数目每像素位数)，通常都需要进行压缩存储，不同的压缩采用了不同的图像编码。典型的有：u JPEG：国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合成立的“联合照片专家组”于1991年3用提出了JPEG标准(Joint Photographic Experts Group)。u 其他常用编码格式有：BMP，GIF，TIFF，水平像素点数垂直像素点数像素点的位数协议与编码器/解
34、码器示例-多媒体处理你知道图像的编码器、解码器是什么吗?你有使用过吗?协议与编解码器-另一种抽象-自动化机制示例(4)多媒体处理是否也可采用这种思维呢?编码量化采样解码视频信号的表示与处理u视频：是时间序列的动态图像(如25帧/秒)，也是连续的模拟信号，需要经过采样、量化和编码形成数字视频，保存和处理。同时，视频还可能是由视频、音频及文字经同步后形成的。因此视频处理相当于按照时间序列处理图像、声音和文字及其同步问题。协议与编码器/解码器示例-多媒体处理音频轨文字轨视频轨协议与编解码器-另一种抽象-自动化机制示例(4)多媒体处理是否也可采用这种思维呢?编码量化采样解码数据速率压缩比关键帧视频信号
35、的表示与处理u视频编码：MPEG是Moving Pictures Experts Group(动态图象专家组)的缩写。提出了四个版本：MPEG-I(VCD:Video CD)、MPEG-II(DVD:Digital Versatile Disk)、MPEG-III、MPEG-(多媒体)。uMIDI 音乐(Musical Instrument digital Interface)，WAV，MP3等是音频的编码标准。协议与编码器/解码器示例-多媒体处理视频(模拟信号)采样量化编码视频存储文件解码协议与编解码器-另一种抽象-自动化机制示例(4)多媒体处理是否也可采用这种思维呢?编码量化采样解码基本目
36、标:理解如何编写计算机可以执行的程序执行零壹编程符号,汇编语言高级语言。不同层次虚拟机器,分层变换编译真谛。各级协议编解码器,道理相通扩展容易。基本思维：高级语言与汇编语言语言与编译器协议与编码器/解码器不同层面的计算机；相关课程：高级语言程序设计汇编语言程序设计编译原理计算机网络操作系统Internet；协议与编解码器-另一种抽象-自动化机制示例(5)小结?分层次抽象-自动化机制示例-操作系统对设备的分层次管理Research Center on Intelligent Computing for Enterprises&Services,Harbin Institute of Techno
37、logy战德臣哈尔滨工业大学 教授.博士生导师教育部大学计算机课程教学指导委员会委员分层次抽象-自动化机制示例-操作系统对设备的分层次管理(1)应用程序、操作系统、硬件和设备之间的关系?OS怎样控制不同厂家的同类别设备？分层次抽象-自动化机制示例-操作系统对设备的分层次管理(2)如何适应不同厂商的同类设备?分层次抽象-自动化机制示例-操作系统对设备的分层次管理(2)如何适应不同厂商的同类设备?OS怎样控制不同类别的设备？OS怎样让用户不考虑设备的具体操作细节？分层次抽象-自动化机制示例-操作系统对设备的分层次管理(3)如何使应用程序不考虑设备的具体操作细节?分层次抽象-自动化机制示例-操作系统
38、对设备的分层次管理(3)如何使应用程序不考虑设备的具体操作细节?分层次抽象-自动化机制示例-操作系统对设备的分层次管理(3)如何使应用程序不考虑设备的具体操作细节?分层次抽象-自动化机制示例-操作系统对设备的分层次管理(4)分层次管理一览?高级语言程序设计API LibraryOS:操作系统接口：设备驱动程序分层次抽象-自动化机制示例-操作系统对设备的分层次管理(4)分层次管理一览?OS:操作系统设备无关层控制设备相关层控制设备驱动与接口设备分层次抽象-自动化机制示例-操作系统对设备的分层次管理(4)分层次管理一览?分层次抽象-自动化机制示例-操作系统对设备的分层次管理(5)分层次抽象-自动化
39、的启示?上层协议调用下层的指令/函数，反之不可对每一层次制定协议,按协议进行编码-解码及处理划分层次：每一层次解决简单的问题划分方法：设备相关-设备无关-小粒度工作-大粒度工作 具体设备通用设备设备相关设备无关小粒度工作大粒度工作分离的思想-将共性的内容分离出来以单独的软件来管理，通过逐渐剥离共性内容使复杂问题的可解决内容越来越多，进而到最终求解的思想。分层次抽象-自动化机制示例-操作系统对设备的分层次管理(6)计算学科分离-分层思维的其他示例?示例:DBMS示例:中间件分离的案例-从应用软件中分离出“数据库管理系统”，形成独立的系统软件产品；从应用软件中不断分离形成“中间件”系统软件。分层次
40、抽象-自动化机制示例-操作系统对设备的分层次管理(6)计算学科分离-分层思维的其他示例?示例分层的思想-将复杂的问题分层求解。将一个复杂问题分为不同层面，比如从宏观到微观的若干层，从概念到实现的若干层等，每一层相对来讲比较简单，可清晰定义每一层的协议/标准并编制相应的处理程序。然后再建立高层向低层的转换关系，从而实现复杂问题求解。分层次抽象-自动化机制示例-操作系统对设备的分层次管理(6)计算学科分离-分层思维的其他示例?分离 与分层协议编码解码分层次抽象-自动化机制示例-操作系统对设备的分层次管理(7)小结?变换存储传输解决复杂系统问题的基本思维模式计算学科经典的信息处理思维模式计算7+10
41、并存储的程序机器语言：用二进制和编码方式提供的指令系统所编写程序的语言被称为机器语言100001 1000000111100010 1000001010100101 1100000110111101 00所有程序都需转换成机器语言程序，计算机才能执行指令系统：CPU用二进制和编码提供的可以解释并执行的命令的集合。100001 10 00000111100010 11 00001010操作码 地址码问：用机器语言编写程序存在什么问题呢？由机器语言到高级语言(2)计算机能够理解与执行什么?计算机语言-机器语言指令系统机器语言高级语言(程序)的基本构成要素Research Center on Int
42、elligent Computing for Enterprises&Services,Harbin Institute of Technology战德臣哈尔滨工业大学 教授.博士生导师教育部大学计算机课程教学指导委员会委员u循环结构(有界循环结构)For(计数器变量=起始值 To 结束值 增量表达式)循环体的程序语句序列 Next 计数器变量Sum=0;For I=1 to 5 Step 1 Sum=Sum+I;Next I/继续其他语句Sum=0;For I=1 to 10000 Step 2 Sum=Sum+I;Next I语句与程序控制高级语言(程序)的基本构成要素(5)循环结构?Su
43、mI01123364105156循环结构函数函数的定义形式参数函数体，实现函数功能的程序语句序列以形式参数作为需要处理的对象。当被调用时，用实际参数替换相应的形式参数进行程序执行。函数的使用实际参数函数的使用实际参数用高级语言构造程序(2)你知道函数是一种抽象吗?函数是一种抽象，用一个名字代表一个程序段落计算机/CPU能识别与执行的机器语言程序汇编程序编译程序编译程序编程效率高执行效率高汇编语言源程序自动转换高级语言源程序自动转换语言积木块自动转换更大的语言积木块自动转换编译程序计算机语言发展的基本思维计算机语言的发展(2)计算机语言的发展思维?计算机/CPU能识别与执行的机器语言程序汇编程序编译程序编译程序编程效率高执行效率高汇编语言源程序自动转换高级语言源程序自动转换语言积木块自动转换更大的语言积木块自动转换编译程序计算机语言发展的基本思维计算机语言的发展(2)计算机语言的发展思维?示例:DBMS示例:中间件分离的案例-从应用软件中分离出“数据库管理系统”，形成独立的系统软件产品；从应用软件中不断分离形成“中间件”系统软件。分层次抽象-自动化机制示例-操作系统对设备的分层次管理(6)计算学科分离-分层思维的其他示例?
