计算机软件基础1.ppt

第2章计算机软件基础理解数据与信息的含义了解信息技术的概念和发展掌握进位计数制的含义和不同进制间的转换了解信息在计算机中的存储方式了解程序设计语言的发展了解常见的程序设计语言了解软件开发的基本过程和方法【能力考查要求】【学习目标】理解数据与信息的含义及信息在计算机中的存储方式掌握不同进制间数据的转换理解面向对象程序设计的概念2.1信息技术概述2.2计算机中数据的表示2.3计算机中信息的编码2.4计算机程序设计基础2.5软件工程基本理论第2章计算机软件基础2.1信息技术概述数据在计算机领域，数据是指输入到计算机并能被计算机处理的数字、文字、声音、图像等符号。数据是对客观现象的表示，本身并没有意义。在以计算机系统中所指的数据，一般均是以二进制编码形式出现的。信息信息是现实世界在人们头脑中的反映。人们通过接受信息来认识事物从这个意义上说，信息是一种知识，是接受者原来所不了解的知识。数据是信息的表达、载体，信息是数据的内涵，数据与信息是形与质的关系。只有数据对实体行为产生影响才成为信息。信息的特点普遍性寄存性共享性时效性传递性信息技术(InformationTechnology，IT)联合国教科文组织的定义应用在信息加工和处理中的科学、技术与工程的训练方法和管理技巧；上述方面和技巧和应用；计算机及其与人、机的相互作用；与之相应的社会、经济和文化等诸种事物。2.2计算机中数据的表示二进制优点：物理上容易实现，运算简单，可靠性、通用性强数值十／二进制转换西文ASCII码汉字输入码／机内码转换声音、图像模／数转换二／十进制转换西文字形码汉字字形码数／模转换内存输入设备输出设备数值西文汉字声音、图像11111111101001012.2.1进位计数制ariimni1N=an-1×rn-1＋an-2×rn-2＋…＋a0×r0＋a-1×r-1＋…＋a-m×r-mr进制数N可表示为：R进制数用r个基本符号（例如0，1，2，…，r-1）表示数值基数权数码678.34=6×102+7×101+8×100+3×10-1+4×10-22.2.2不同进制之间的转换r进制转化成十进制r进制转化成十进制：数码乘以各自的权的累加例：10101(B)=24+22+1=21101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75101(O)=82+1=6571(O)=78+1=5101A(H)=163+16+10＝4106进制表示符号B二进制O八进制D十进制H十六进制十进制转化成r进制整数部分：除以r取余数，直到商为0，余数从右到左排列。小数部分：乘以r取整数，整数从左到右排列。100(D)=144(O)=64(H)~例100.345(D)=1100100.01011(B)1.3800.34520.690220.76021.5202100250225212262321000100111.04八进制100812818044110016604616十六进制二进制、八进制、十六进制数间的相互转换64(H)=01100100(B)64144(O)=001100100(B)1441101101110.110101(B)=1556.65(O)1556651101101110.110101(B)=36F.D4(H)36FD4•一位八进制数对应三位二进制数•一位十六进制数对应四位二进制数•二进制转化成八(十六)进制)整数部分：从右向左按三(四)位进行分组小数部分：从左向右按三(四)位进行分组不足补零二进制、八进制、十六进制数间的关系八进制对应二进制十六进制对应二进制十六进制对应二进制0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F11112.2.3二进制数的运算1.二进制数的加法运算2.二进制数的减法运算加法运算法则0+0=00+1=1+0=11+1=01101+111011011减法运算法则0-0=1-1=01-0=10-1=111011-11101101二进制数的算术运算3.二进制数的乘法运算4.二进制数的减法运算乘法运算法则0×0=00×1=1×0=01×1=1减法运算法则0÷0=00÷1=01÷1=11101×1010000011010000+1101100000101011011111011101111111011100二进制数的逻辑运算逻辑非运算逻辑非的真值表AAF=A0110逻辑与运算逻辑与的真值表ABF=A×B000010100111二进制数的逻辑运算逻辑或运算A逻辑或的真值表ABF=A+B0000111011112.2.4带符号数的表示及运算符号位“0”表示正、“1”表示负符号数的机器数表示10101100数在计算机中的表示统称为机器数。机器数有三个特点：数的符号数值化计算机中通常只表示整数和纯小数机器数表示的范围受字长和数据类型的限制。为了表示较大或较小的数，可以用浮点数形式来表示(3)补码0X1|X|0=XX=0+7：00000111+0：00000000-7：10000111-0：10000000[X]原=+7：00000111+0：000000000X1|X|0=XX=00X1|X|+10=XX=0+7：00000111+0：00000000-7：11111000-0：11111111-7：11111001-0：00000000(2)反码[X]反=[X]反=带符号数的表示假定一个数在机器中占用8位。(1)原码2.2.5数的定点表示和浮点表示数的定点表示S小数点定点整数S小数点无符号位定点小数浮点数表示110.011(B)=1.10011×2+10=11001.1×2-10=0.110011×2+11阶码数符阶符尾数1100110011N=数符尾数2阶符阶码尾数的位数决定数的精度阶码的位数决定数的范围规格化的形式：尾数的绝对值大于等于0.1并且小于1，从而唯一地规定了小数点的位置。定点整数定点小数2.3计算机中信息的编码西文字符ACSII码(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)128个常用字符，用7位二进制编码，从0到127控制字符：0～32，127；普通字符：94个。例如：“a”字符的编码为1100001，对应的十进制数是97；换行0AH10回车0DH13空格20H32‘0’～‘9’30H～39H48～57‘A’～‘Z’41H～5AH65～90‘a’～‘z’61H～7AH97～122汉字编码(1)汉字输入码音码类全拼、双拼、微软拼音、自然码和智能ABC等形码类五笔字型法、郑码输入法等。(2)国家标准汉字码每个汉字占两个字节。一级汉字：3755个；二级汉字：3008个。汉字分区，每个区94个汉字。(3)汉字机内码汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式。汉字国标码汉字内码中8680(0101011001010000)B(1101011011010000)B华5942(0011101100101010)B(1011101110101010)B区号区中位置输入码国标码字形码机内码地址码汉字输出汉字输入汉字字形编码(4)汉字地址码每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址地址码和机内码要有简明的对应转换关系(5)汉字字形码点阵：汉字字形点阵的代码有16×16、24×24、32×32、48×48等编码、存储方式简单、无需转换直接输出放大后产生的效果差矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征矢量方式特点正好与点阵相反其他汉字编码Unicode码另一国际标准：采用双字节编码统一地表示世界上的主要文字。其字符集内容与UCS的BMP相同。GBK码GBK等同于UCS的新的中文编码扩展国家标准，2字节表示一个汉字第一字节从81H~FEH，最高位为1；第二字节从40H~FEH，第二字节的最高位不一定是1。BIG5编码台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准，包括440个符号，一级汉字5401个、二级汉字7652个，共计13060个汉字。2.4计算机程序设计基础2.4.1程序设计语言的发展机器语言汇编语言高级程序设计语言2.4.2程序设计语言的组成数据类型运算符和表达式控制结构输入/输出过程2.4.3常见的程序设计语言Fortran语言Cobol语言Pascal语言Basic语言C语言Java语言2.5软件工程基本理论2.5.1软件工程过程开发过程管理过程供应过程获取过程操作过程维护过程支持过程2.5.2软件生命周期软件分析时期确定软件项目的目标，软件应具备的功能和性能，构造软件的逻辑模型，并制定验收标准。.在此期间，要进行可行性论证，并做出成本估计和经费预算，制定进度安排。这个时期包括问题定义、可行性研究和需求分析三个阶段。软件设计时期将分析时期得出的逻辑模型设计成具体计算机软件方案。主要包括以下几个方面：设计软件的总体结构设计软件具体模块的实现算法评审2.5.2软件生命周期编码与测试时期组织程序员将设计的软件“翻译”成计算机可以正确运行的程序，并进行测试和审查。这个时期可根据具体软件的特点，决定是否划分成编码、单元测试、集成测试、验收测试等阶段。2.5.2软件生命周期运行与维护时期已交付的软件投入正式使用后，便进入软件维护阶段，它可以持续几年甚至几十年。软件运行过程中可能由于各方面的原因，需要对它进行修改，如运行中发现了软件隐含的错误，或软件的工作环境发生了变化，或用户业务变化而需要扩充和增强软件的功能等。2.5.2软件生命周期2.5.3软件生命周期模型瀑布模型要求定义确认设计确认编码确认测试确认维护确认需求说明书设计说明书源程序清单测试报告软件维护报告螺旋模型2.5.3软件生命周期模型需求计划操作概念软件需求提交部分确定目标方案限制条件费用累加风险分析风险分析风险分析原型1原型2原型3可操作原型详细设计编程模块测试组装测试确认测试运行评估方案,标识、解决风险软件产品设计设计验证和确认需求验证开发计划测试计划集成和计划下阶段工作开发验证下一级产品喷泉模型2.5.3软件生命周期模型实现软件设计系统设计分析2.5.4软件开发方法结构化方法Jackson方法维也纳开发方法面向对象开发方法