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计算机2级教程

快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料第1页CCCC1111这一章我们讲解计算机的一些基础知识，包括一些简单的计算机硬件知识、计算机软件知识等，通过这些知识的学习有利于我们去接触和学习c语言。

4.14.14.14.1计算机的发展计算机的发展计算机的发展计算机的发展1946年第一台计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator）问世宣告了人类从此进入电子计算机时代，计算机的发展快速，从数字计算发展到非数字处理以及多媒体信息处理；从科学计算领域发展到商业、学习、办公和日常生活领域等；从单机处理到并行处理、网络处理、云计算。

这都说明了计算机已经是我们人类不可缺少的朋友了，它能帮助我们完成各种各样的工作。

由于计算机的服务领域在不断的扩大，它经历了以下几个阶段：

1.1.1.1.1946年研制成功的ENIAC计算机是大型机的鼻祖，它主要采用电子管作为计算机的基本逻辑部件，它长30.48米，宽1米，占地面积170平方米，30个操作台，约相当于10件普通房间的大小，重达30吨，耗电量150千瓦，造价48万美元。

它使用18000个电子管，70000个电阻，10000个电容，1500个继电器，6000多个开关，每秒执行5000次加法或400次乘法，是继电器计算的1000倍、手工计算的20万倍。

总结一下它的特点：

体积非常大、耗电量也很大、可靠性很差、存储容量很小等特点。

快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料第2页图1.1ENIAC大型机经过发展各方面得到很大的提升，现在大型机一般用在尖端的科研领域，主机非常庞大，通常由许多中央处理器（cpu）协同工作，超大的内存，海量的存储器。

使用专用的操作系统和应用软件。

图1.2IBM大型机

快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料第3页2.2.2.2.小型机是指采用8-32颗处理器，性能和价格介于PC服务器和大型主机之间的一种高性能64位计算机。

一般而言，小型机具有高运算处理能力、高可靠性、高服务性、高可用性等四大特点。

小型机也称为小型电脑，通常用来供中小企事业单位使用。

图1.3小型机3.3.3.3.微型机简称微机，又称为个人电脑就是我们平常说的pc机，它是面向个人或家庭使用的。

图1.4个人计算机（pc机）4.4.4.4.这里的客户机是指微型机（个人pc），服务器可以认为是性能得到提升后处理速度很快的大型机或者小型机，客户机和服务器搭配使用适应广泛，并且成本较低。

比如火车站的售票系统，售票员通过个人电脑（即售票终端）来办理售票业务，售票终端通过与售票服务器进行通信来最终处理售票业务，通常情况下信息管理系统中服务器的功能包括数据库服务和业务处理服务。

快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料第4页图1.5客户机服务器模式我们现在上网浏览网页就属于这个模式，浏览网页的计算机称为客户机，服务器是在远端，客户机通过浏览器请求（Request）服务器浏览网页，服务器将网页回应（Response）给客户机。

5.5.5.5.互联网，即广域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络。

互联网是指将两台计算机或者是两台以上的计算机终端、客户端、服务端通过计算机信息技术的手段互相联系起来的结果，人们可以与远在千里之外的朋友相互发送邮件、共同完成一项工作、共同娱乐等等。

6.6.6.6.利用现在良好的网络环境由一群计算机以按需、易扩展的方式共同提供服务，这一群计算机被形象的比喻成云。

云计算（CloudComputing）的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力、扩大云的队伍，进而减少终端用户的处理负担，最终使终端用户简化成一个单纯的输入输出设备，并能按需享受“云”的强大计算处理能力！

快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料第5页图1.6云计算架构4.24.24.24.2计算机系统组成计算机系统组成计算机系统组成计算机系统组成计算机系统由计算机硬件和计算机软件组成。

1.2.11.2.11.2.11.2.1我们把计算机拆开，那些能够看的见摸的着的零部件都称为计算机硬件。

个人计算机的主要部件包括：

主板、CPU、内存、硬盘、显卡、声卡、网卡、电源、显示器、鼠标、键盘。

外设：

打印机、扫描仪、摄像头、音箱等我们通常所说的主机它包括：

主板、CPU、内存、硬盘、显卡、声卡、网卡、电源等。

主机、显示器、键盘、鼠标是个人电脑的基本部件。

我们现在把这些硬件分分类：

�输入设备：

键盘、鼠标、在银行取款时输入密码用的小键盘等�输出设备：

显示器、音箱、打印机等�主机：

cpu和内存（也叫主存）统称为主机�外存储器：

硬盘、光盘、软盘、U盘等

快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料第6页主机输入设备运算器原始数据计算结果控制器内存输出设备图1.7计算机硬件工作原理如上图，原始数据通过键盘、鼠标等输入设备输入到计算机的主机中（运算器和控制器组成在一起称为cpu，cpu与内存称为主机），输入到主机中的数据会暂时存放在内存中，cpu会从内存一次拿一定数量的数据进行处理，处理完成并通过显示器、打印机等输出设备将计算结果输出出来。

内存中的数据在计算机关机以后就不存在了，即使不关机我们也看不到它里边存的什么数据。

外存中的数据在计算机关机以后还存在，我们可以通过“我的电脑”查看里边的数据，比如可以将电影、歌曲都保存到磁盘上等想看的时候再打开就可以查看了。

从以上分析可以看出决定数据处理速度的关键在于cpu（主机）和内存。

cpu的速度越高那么它每次处理的就越快，内存的容量越大就可以暂时存储较多的数据cpu就可以一次从内存拿较多的数据进行处理。

当然如果cpu的速度很小内存的容量再大也是没有用的。

cpu和内存的交互我们可以理解为搬数运动，cpu来回从内存中拿数据进行处理。

1.2.21.2.21.2.21.2.2上一节我们讨论了计算机的硬件及其大概的工作原理，现在我们来讨论一个问题，这些硬件之间的协调工作是由谁来驱动和管理的呢？

难道它们插上电就可以自动工作了？

举个电动车的例子，一个电动车最关键的部件是电机和控制器。

有了电机的驱动电动车才能跑，有了控制器的控制才能调节电动车跑的速度。

计算机呢？

它是由谁来驱动其工作并且来管理其工作的呢？

计算机硬件是由计算机软件来驱动其工作并进行管理的。

只有硬件而没有软件的计算机称为裸机。

裸机是不能帮助人类工作的必须靠软件的驱动和软件的管理才能工作。

�系统软件计算机要想能够接收键盘输入的数据必须由键盘的驱动软件（也叫驱动程序）和计算机硬件的管理软件（操作系统）一起协调起来才能正常工作。

有了驱动软件的驱动键盘才能去工作，有了操作系

快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料第7页统的支持键盘才能将数据输入到主机和内存，像这些保证计算机基础工作能力的软件称为系统软件。

比如：

声卡驱动、显示驱动，编译程序、汇编程序、数据管理系统、操作系统（比如我们非常熟悉的windows操作系统）等这些都属于系统软件。

还有一些系统软件到后边章节我们再讨论。

请看下图中操作系统、驱动程序的位置，它们与硬件接触的最紧密，其中设备驱动程序由于需要工作在操作系统上所以它一半在操作系统上，一半在硬件平台上。

图1.10系统软件与硬件直接接触�应用软件应用软件是专门为了满足某一应用需求而开发的软件。

举个例子，我们去移动营业厅给手机充值或办理业务，工作人员就是使用的应用软件为我们办理业务的，这个应用软件专门为我们办理手机业务，我们姑且称它为“移动业务支撑软件”，像这种专门是为解决特定领域的应用的软件称为应用软件。

应用软件的例子还有我们非常熟悉的QQ、学校图书馆的图书管理系统、学校食堂用的刷卡售饭系统、工程与科学计算软件、嵌入软件、人工智能软件等等这些都属于应用软件。

�工具软件或支撑软件上边我们讲了系统软件和应用软件，有一个问题，这些软件是怎么做出来的，就好比计算机硬件是由硬件厂商生产出来的，我们穿的衣服是由服装厂生产出来的一个道理，软件也是由专门生产软件的机构或公司专门生产出来的。

其中比较著名的windows操作系统，它的生产厂商是美国微软公司，中小企业ERP管理软件，它的生产厂商是北京用友公司，互联网行业搜索软件提供商XX公司开发的搜索引擎软件，著名的腾讯公司开发即时通讯软件QQ，等等。

生产硬件可能会用流水线、生产服装会用缝纫机，生产软件也会用相应的工具，而这些工具其实就是安装在计算机硬件上的软件，我们把它们称为工具软件或支撑软件。

如需求分析工具软件，软件设计工具软件，编码工具软件，测试工具软件，维护工具软件等还包括控制开发进度的项目管理软件，计划进度管理软件，质量管理软件等。

快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料第8页系统软件计算机硬件工具软件应用软件图1.11计算机软件分类总结，以下我们介绍了系统软件、应用软件、工具软件（支撑软件），与计算机硬件最近是系统软件，系统软件为应用软件和工具软件的运行提供了基础平台或环境，上图中工具软件和应用软件其实是并列关系由于工具软件是开发应用软件的工具所以把工具软件放在了系统软件和工具软件的中间。

那么到底什么是软件呢？

国标（GB）中对软件的定义为：

与计算机系统的操作有关的计算机程序、规程、规则，以及可能有的文件、文档及数据的统称。

软件可以简单概括为：

程序、数据、相关文档的集合。

�程序：

告诉计算机完成一个任务，这个任务用程序设计语言编写的并且计算机可以识别的指令序列。

1.#include2./*main:

somesimpleoutput*/3.voidmain（）4.{5.printf（“HelloWorld!

\n”）;6.printf（“WelcometoChina!

\n”）;7.}如下所示就是一个程序，该程序共有7行语句组成，该程序完成的功能是在显示屏幕上输出以下内容：

HelloWorld!

WelcometoChina!

这7行语句，每行语句都是些特殊的符号和英文单词或英文字符串组成，这些就是C程序设计语言的语法规则，等我们下边学习了c语言就明白表示什么意思了。

为什么要用程序设计语言编写程序呢？

举个例子，现在要编写一个程序，程序的功能是手机充值，功能确定了其实也就是告诉计算机要完成什么任务确定了，下边要用程序设计语言去写这个程序，我不会编程语言怎么办？

其实这和我们学习的汉语英语是一样的。

汉语能翻译成英语，英语能翻译成汉语。

编程语言就是可以翻译成计算机能够识别的指令序列。

编程语言也有好多种，比如C语言就是其中一种，不管用什么编程语言都可以实现手机充值功能，不管用什么编程语言都可以编写出来相同的步骤和流程的手机充值功能，所以说我们要先定义好要实现功能的流程和步骤，然后再用编程语言去写程序的每一条指令，计算机运行（执行）程序其实就是运行（执行）程序的一条一条的指令。

�数据：

程序执行过程中使用的基础数据。

有些程序要正常运行还必须提供一些基础数据，比如说，使用手机充值软件进行充值，用户输入手

快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料第9页机号码后手机充值软件就会判断这个手机号输入的对不对，该手机卡有没有开通等，它判断的标准也就是从基础数据中查询一下看看有没有这个手机号码，这里的基础数据我们可以想象成是一个一个我们已经购买的手机号码移动公司把它们记录了下来，这些数据为手机充值软件的运行提供了基础支持，是软件的一部分。

�文档：

与程序相关的设计、维护、使用的图文资料。

举个例子：

大家在使用QQ的一些新功能时发现有些功能不知道如何使用，这时大家就会去看QQ功能的帮助说明，这个帮助说明就是指软件的文档，当然文档还有很多比如设计软件用的设计文档，还有详细说明用户说明的软件需求规格说明书等。

以上我们讨论了软件的概念及分类，那么软件有以下特点：

�软件是一种逻辑实体，具有抽象性；软件与其它工程对象有着明显的差异，人们可以把它记录在纸上或存储介质上，但却无法看到软件本身的形态必须通过观察、思考、分析、判断才能了解它的功能以它的性能特点。

�软件的生产与硬件不同，它没有明显的制作过程；软件研发成功后就可以大量复制很多份去销售，所以说软件的质量控制就是在软件开发时的质量控制，而不像其它商品每生产一个都要质量控制。

�软件在运行、使用期间不存在磨损、老化问题；软件虽然不会因为磨损而老化，但为了适应计算机硬件、用户需求的变化等原因软件是要经过演进的也就是软件版本的升级，比如我们以前使用window95、window98、现在是windowxp、window7这就是window操作系统的版本升级也就是软件的演进。

�软件的开发、运行对计算机系统具有依赖性，受计算机系统的限制，这导致了软件移植的问题；系统软件和硬件离得最近，它和硬件依赖也最大，应用软件是在系统软件之上运行的所以它依赖于系统软件，其实也间接依赖硬件，受这两个方面的限制我们开发软件要考虑可移值性问题。

当然一般的应用软件不需要考虑硬件方面的问题只需要考虑和操作系统（比如window、Linux）适应就可以。

�软件复杂性高，成本昂贵；虽然说软件开发成功后采用复制拷贝的方法去生产，但开发过程中的成本是比较高的，需要投入大量高强度的脑力劳动以及开发工具，并且整个开发过程具有很大的风险性。

�软件开发涉及诸多的社会因素。

许多软件的开发和运行涉及软件用户的机构设置、体制问题以及用户管理方式等等，甚至涉及人们的观念和心理、软件知识产权及法律等问题。

4.34.34.34.3程序和编程语言程序和编程语言程序和编程语言程序和编程语言1.3.11.3.11.3.11.3.1上边我们已经讨论了软件的概念，软件是程序、数据、规则、文档等的集合，其中程序是软件的核心。

上一节我们也讨论了程序的概念，程序是由指令序列组成。

这里我们讨论一下程序的指令序列的类型。

快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料第10页再复杂的程序都是由以下这几类指令组成：

1.1.1.1.从键盘、文件或者其它设备获取数据。

2.2.2.2.把数据显示到屏幕，或者存入一个文件，或者发送到其它设备比如打印机。

3.3.3.3.执行最基本的数学运算（加减乘除）和数据存取（从内存存取）。

4.4.4.4.测试某个条件，然后根据不同的测试结果执行不同的后续指令。

比如：

我们输入手机号码充值，如果手机号码输入错误就会让我们重新输入，这里就用到了测试指令（也称为判断指令），如果我们输入手机号码正确系统就会充值成功，这里就用了分支指令，如果某个条件成立了就执行，否则就不处理，这是的分支有两条分支。

当然也可以有多条分支，比如：

如果张三同学的总成绩为100分以上则称为满分，否则如果在90分以上则称为优秀，否则如果在80分以上则为良好，再否则如果成绩在60分以上则为及格，最后条件都不满足则称为不及格。

5.5.5.5.重复执行一系列操作。

如果我输入手机号码错误系统会提示重新输入，如果我一直输入错误系统将会一直提示输入错误，这里就用到了循环指令。

编写程序可以说就是这样一个过程：

把复杂的任务分解成子任务，把子任务再分解成更简单的任务，层层分解，直到最后简单得可以用以上指令来完成。

1.3.21.3.21.3.21.3.2编程语言就是用来编写程序指令的，程序指令最终是要计算机去执行，所以不是想怎么写就怎么写的，必须得使用编程语言。

编程语言有好多种，每一种都规定了一套语法结构和规则。

下边我们举了几种编程语言的例子。

下图中的程序指令都是去完成一个功能：

求一个数加1后的和值。

编程语言表现形式机器语言a11ca0040883c001a318a00408汇编语言mov0x804a01c,%eaxadd$0x1,%eaxmov%eax,0x804a018C语言a=b+1;表1.1编程语言举例如表1.1，列出了三种编程语言，它们都实现了相同的功能，把一个数加1然后再存在内存中。

下边我们来分析每一种编程语言。

快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料第11页1.1.1.1.机器语言直接用机器指令进行编码，机器指令是指特定计算机系统所固有的也就是指机器语言和计算机硬件有关系，所以说用机器语言编写程序需要对机器结构有较多的了解，如：

该机器可以运行的指令类型等。

由于使用机器语言编写的程序完全是适应于某一个型号的计算机使用的，所以我们就认为使用机器语言编写的程序的可移值性很差，可移值性差就是程序不能在不同型号的计算机运行。

另外用机器语言编写程序很麻烦，需要查大量的表格来确定每个数字表示什么意思，编写出来的程序很不直观，而且容易出错。

2.2.2.2.针对机器语言的缺点编程语言将指令改成了助记符（符号）。

像mov，add这些符号一看英文大概就知道执行什么操作，这样有利于记忆和使用。

汇编语言写出来的符号指令不能直接被计算机识别需要用汇编程序（一种系统软件）将助记符翻译成机器指令。

翻译后的程序称为目标程序。

翻译之前的程序称为源程序。

如图1.3所示。

源程序汇编目标程序操作系统加载运行运行结果图1.3汇编语言执行过程虽然汇编语言可以用指令助记符号来编写程序这样容易理解和记忆但还是很繁琐，通过表1.1观察汇编语言的指令和机器语言指令是一条对应一条的，另外这也说明汇编语言编写的程序仍旧和硬件结合的较紧密，所以我们认为用汇编语言编写的程序的可移值性还是很差。

机器语言和汇编语言统称为低级语言，低级语言的特点：

复杂难用、可移植性太差。

3.3.3.3.高级语言编写的程序使用比较直观的表示方法，和数学式子差不多，并且指令紧凑，如表1.1中高级语言一条指令实现汇编语言和机器语言三条指令的功能。

高级语言编写的程序需要通过编译程序（编译器）或解释程序（解释器）将其翻译成目标程序才能在计算机上运行。

编译：

一次性将源程序翻译成目标程序。

编译执行过程如图1.4所示。

源程序编译目标程序操作系统加载运行运行结果图1.4编译执行过程解释：

一条语句一条语句的进行翻译、执行。

解释执行过程如图1.5所示。

源程序解释执行运行结果

快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料第12页图1.5解释执行过程由于高级语言必须经过编译和解释才能让计算机执行，而编译和解释是需要时间的，特别是解释这种方式是边解释边运行，这样一来程序运行的速度会有所降低，但是现在硬件性能高对于这种性能损耗是可以忽略不计的另外解释程序本身也作了性能优化。

高级语言的优点：

首先，编程更容易，写出来的代码更紧凑，可读性更强，出了错也更容易改正。

其次，可移植性增强了，编译程序和解释程序都对操作系统作了很好的适应，而操作系统对硬件进行了很好的适应，只要我们编写的程序能够被编译程序和解释程序正确翻译那么我们编写的程序就具有可移值性。

前边我们讨论的汇编程序虽然也是对编程语言程序翻译成机器指令，这种翻译纯粹是把助记符翻译成机器指令，因为汇编程序是按照机器芯片的型号而设计的，其实汇编语言本身也是根据芯片型号的不同所提供的助记符的内容也不同，所以汇编语言不具有可移值性。

4.4.4.4.以上介绍的机器语言称为第一代语言（1GL，1stGenerationProgrammingLanguage），汇编语言称为第二代语言（2GL，2ndGenerationProgrammingLanguage），C、C++、Java、Python等高级语言称为第三代语言（3GL，3rdGenerationProgrammingLanguage）。

目前已经有了4GL（4thGenerationProgrammingLanguage）和5GL（5thGenerationProgrammingLanguage）的概念。

3GL的编程语言虽然是用语句编程而不直接用指令编程，但语句也分为输入、输出、基本运算、测试分支和循环等几种，和指令有直接的对应关系。

而4GL以后的编程语言更多是描述要做什么（Declarative）而不描述具体一步一步怎么做（Imperative），具体一步一步怎么做完全由编译器或解释器决定，例如SQL语言（SQL，StructuredQueryLanguage，结构化查询语言）就是这样的例子。

4.44.44.44.4小结小结小结小结本章我们讲解了计算机系统的一些基础知识，计算机系统由计算机硬件和计算机软件组成，只有硬件和软件协调联合起来计算机才能去工作。

计算机硬件是看的见摸的着的东西，我们可以想象它是由工厂的工人在生产车间在流水线上一个一个生产出来了。

而计算机软件呢？

在本章我们讲解了计算机软件的概念以及特点，了解了软件区别于其它有形商品的很多方面。

软件的核心是程序，程序就是我们编写的一条一条计算机可以认识的指令。

编写程序要使用编程语言，在下面的章节我们要讨论如何使用C语言来编写程序。

快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料快动网（）计算机等级考试自学平台二级C语言学习资料第13页2222CCCC4.14.14.14.1CCCC程序结构程序结构程序结构程序结构2.1.12.1.12.1.12.1.1CCCCＣ语言诞生于70年代初期。

一九七八年由美国电话电报公司（AT&T）贝尔实验室正式发表了Ｃ语言。

后来由美国国家标准协会（AmericanNationalStandardsInstitute）在此基础上制定了一个C语言标准，于一九八三年发表。

通常称之为ANSIC。

C语言标准我们可理解为c语言的语法规则，这就类似于外语的语法规则一样。

早期的C语言主要是用于UNIX系统。

但由于Ｃ语言的强大功能和各方面的优点逐渐为人们所认识，到了八十年代中期，C开始进入其它操作系统，并很快在各类大、中、小及微型计算机上得到了广泛的使用，成为当代优秀的程序设计语言之一。

目前最流行的Ｃ语言有以下几个版本：

�MicrosoftC或称MSC�BorlandTurboC或称TurboC�AT&TC这些不同的版本是由不同的公司开发的，它们不仅实现了ANSIC标准，主要是在此基础上各自作了一些扩充，使之更加适应自己公司的业务，语言本身更加强大、完善。

2.1.22.1.22.1.22.1.2cccc下面是一个c程序，其功能是在计算机显示器上输出两行信息，第一行输出HelloWorld!

，第二行输出WelcometoChina!

。

1.#include2./*main:

somesimpleoutput*/3.voidmain（）4.{5.printf（“HelloWorld!

\n”）;6.printf（“WelcometoChina!

\n”）;7.}这个程序共7行。

程序运行输出如下：

HelloWorld!

WelcometoChina!

下面