学习C语言的必备基础知识 - 笔记 - 徐名峰 - CSDN学生大本营 - Powered...

这个是我自编的C语言教材的第一章,主要分两个部分,一个是计算机组成及工作原理,一个是信息的数字化.有什么不足的,大家可以补充,也可以提些建议.

 

第一章计算机和数据的存储    第一节 了解计算机很奇怪的一件事，现在的C语言教材，一上来就是变量，表达式，一点也不提计算机原理方面的事，把C语言当作语言，数学来学，只是生硬的列出一些语法规则，学生们难以理解，只好死记硬背，没有把握住本质的东西，也就无法随心所欲，其实C语言是一门非常好学的语言，核心的语法规则是非常少的，而且都是和计算机息息相关，所以必须要学习好计算机的一些基础，掌握好计算机的基础知识对学习C语言至关重要，对将来其它语言的编程都极其有益，C语言还有一个优点，就是写法非常简洁明了，和c++，java，C#，javascript等语言有着非常相似的书写方式，所以学好C语言，可以轻松的过渡到大量其它编程语言。讲完C以后，将陆续推出java ,C#,C++，javascript,ruby,python等，不过都是在此教程的基础之上进行，所以C语言乃基础之基础，想要学编程，强烈建议从C语言开始。下面开始了解计算机。按照冯诺依曼的理论，计算机含有5个部分，运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。现在我们通常把运算器、控制器和在一起，称为CPU(中央处理器)，存储器就是我们说的内存和硬盘，输入设备就是鼠标，键盘等，输出设备主要是显示器、打印机、绘图仪等。其中CPU和内存最关键，CPU是执行指令的部件，内存是一些连续的存储单元，用来存储指令和数据，每个单元可以存8位二进制数，也称为1个字节，计算机里存储器都是以字节为单位的，在描述网络速度的时候通常以位为单位，大家注意区别。CPU要执行的指令就存在内存里，CPU按照指定顺序连续地执行内存中的指令，这就是冯诺依曼体系的基本工作原理。什么是指令，就是一些二进制的数，比如10010001是一条加法指令，10011011是一条存储指令，CPU遇见不同的指令就会完成不同的操作，CPU能够执行的指令是生产厂家生产时就设计好的，比如8086基本指令有70条，那么CPU就只认识这70条指令，CPU在不断升级，除了运行速度加快还会增加一些新的指令，CPU的指令分三大类：传送，计算，跳转，其实我们的编程语言也就能完成这些功能。其中传送主要是管理存储器，管理数据如何存储，是最重要的，计算比较简单，主要是数学计算，跳转让计算机有了智能。什么是数据，数据可以是要计算的数字，也可以是一篇文章，一幅画，一首歌，这些东西必须先存到内存里，才能让CPU传送到显卡，声卡，我们才能听见看见。在内存里指令和数据是分开存放的，我们在编写程序时用到的内存通常是指存储数据用的数据区，在一条指令里，往往也分操作码和操作数，操作数也是一种数据，只不过它是指令的一部分，存储在指令区，这种数据称为操作数，以后也会用到。什么是程序，程序就是由一批指令和数据组合在一起构成的二进制数据集。但如果要用二进制来写程序，那估计肯定有人骂街了，我们通常用能看懂的字母和阿拉伯数字来写程序，第一种被发明的编程语言叫汇编语言，它给每个二进制指令都给起了一个英文名字，叫做助记码，我们用助记码写起程序来要好看多了，但是CPU是看不懂的，我们必须把它重新翻译回二进制的才行，我们管这个叫编译，这个工作起初是手工完成的，后来有人发明了软件可以自动翻译，就出现了编译器，用汇编语言写程序比起用二进制进步了一大步，可效率还是很低，于是新的语言--高级语言出现了，据说是先有了A语言，又有了B语言，最后出现了C语言，由于其优秀的品质，PK掉了同时代的众多语言，直到现在还广为流传。有些人还有些迷惑，三大件之一的硬盘怎么还没出场，其实已经出场了，我们写好的源程序都要存储到硬盘上，编译好的可执行程序也要存储到硬盘上，内存是RAM,掉电就内容没有了，与之对应的是ROM,永久保存，存储器还有另一种分类方法:随机存储和线性存储，随机存储就是我们在访问的时候没有搜索的过程，只要说出地址，立即访问，线性存储有一个查找的过程，告诉哪个柱面，扇区，磁道，通过电机旋转找到后才能访问数据，CPU只能访问随机存储器，所以内存必须是随机存储器，光盘，硬盘都属于线性存储，只能用来做外部存储器，现在比较流行的闪盘属于随机存储器，可它还是ROM,既可以当内存，也可以当外存。硬盘上保存的有一个非常重要的程序，叫做操作系统，其实，操作系统是由众多的程序文件和数据文件组成的，没有操作系统我们是很难与电脑沟通的，操作系统负责管理整个内存，把系统需要执行的程序加载到内存里并执行，这就是机器启动的过程，用鼠标双击一个可执行程序，操作系统就会到硬盘将其取出，加载到内存，这就是程序加载过程，我们上边说的程序就是这样被加载到内存中，才能由CPU来执行，除了管理内存，操作系统还监视着每个程序的执行情况，出现异常情况结束程序，如果内存不够了，操作系统会先把一部分内存里的东西搬到硬盘上，等用的时候再搬回来，硬盘上的这块地方被称为虚拟内存，使用虚拟内存来回移动数据本来就浪费时间，再加上硬盘的读取速度较慢，所以就机器就显得很慢，加大物理内存，少使用虚拟内存对计算机的性能有很大的提高。除此之外，操作系统的另一项重要功能就是硬盘上文件的管理，不同的操作系统对硬盘进行管理的方式都不一样，这个管理方式叫做文件系统，按道理说一台Linux的机器，挂了一块Windows系统下使用的硬盘，是无法对它进行读取，但是已经有人开发了Linux下访问Windows文件系统的软件，因此可以识别，并进行读取，但是反过来就不行了，除非有人开发了相应的软件才可以。 总结：1.      计算机的核心部件：CPU和内存2.      CPU执行指令，内存中存储二进制的指令和数据3.      可执行程序由指令和数据构成，写程序时使用高级语言，经过编译，连接后生成可执行的程序。4．线性存储与随机存储，ROM和RAM,硬盘,操作系统