電腦世界的通關(guān)密語(yǔ)：電腦編程基礎(chǔ)
定 價(jià)：32 元
叢書名：“形形色色的科學(xué)”趣味科普叢書
- 作者：(日)杉浦賢著
- 出版時(shí)間：2012/7/1
- ISBN：9787030347121
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：TP311.1-49
- 頁(yè)碼：163
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
《電腦世界的通關(guān)密語(yǔ)——電腦編程基礎(chǔ)》由杉浦賢編著。 在我們生活的世界中，各種各樣形形色色的事物和現(xiàn)象，其中都必定包含著科學(xué)的成分。在這些成分中，有些是你所熟知的，有些是你未知的，有些是你還一知半解 的。面對(duì)未知的世界，好奇的你是不是有很多疑惑、不解和期待呢？！“形形色色的科學(xué)”趣味科普叢書，把我們身邊方方面面的科學(xué)知識(shí)活靈活現(xiàn)、生動(dòng)有趣地展 示給你，讓你在暢快閱讀中收獲這些鮮活的科學(xué)知識(shí)！ 電腦為什么能夠進(jìn)行各種各樣的命令處理呢？其實(shí)，不僅僅是電腦，手機(jī)、家用電器等幾乎所有設(shè)備，都是通過其內(nèi)部的操作程序來實(shí)現(xiàn)多種功能的。如此復(fù)雜的程 序處理，實(shí)際上是由許許多多的簡(jiǎn)單程序相互嵌入實(shí)現(xiàn)的。 了解了這些，我們就能更加深刻地體會(huì)到電腦編程對(duì)我們生活的重要性了。 《電腦世界的通關(guān)密語(yǔ)——電腦編程基礎(chǔ)》適合青少年讀者、科學(xué)愛好者以及大眾讀者閱讀。
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電腦、手機(jī)、家用電器等幾乎所有設(shè)備，都是通過其內(nèi)部的操作程序來實(shí)現(xiàn)多種功能的。如此復(fù)雜的程序處理，實(shí)際上是由許許多多的簡(jiǎn)單程序相互嵌入實(shí)現(xiàn)的。明 白這些，我們就能更深刻地體會(huì)到電腦編程對(duì)我們生活的重要性了�！半娔X是如何執(zhí)行各利，程序的呢？”對(duì)此心存疑惑和將要學(xué)習(xí)編程的人們， 杉浦賢編著的《電腦世界的通關(guān)密語(yǔ)——電腦編程基礎(chǔ)》就是大家最好的選擇。彩色的圖畫、簡(jiǎn)明易懂的解說，馬上開始輕松的“編程之旅”吧！
電腦編程基礎(chǔ)目錄
第1章 計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu) 001
001 計(jì)算機(jī)由五個(gè)功能部件組成 002
002 用CPU (中央處理器)進(jìn)行控制和運(yùn)算 004
003 寄存器和時(shí)鐘也是構(gòu)成CPU 的重要元件 006
004 寄存器的種類由其用途決定 008
005 內(nèi)存(主存儲(chǔ)器)具有保存信息的功能 010
006 內(nèi)存空間是把地址值作為下標(biāo)的數(shù)組 012
007 內(nèi)存分ROM 和RAM 兩種 014
008 根據(jù)不同用途來區(qū)分使用ROM 和RAM 016
009 外部設(shè)備負(fù)責(zé)信息輸入輸出功能 018
010 總結(jié)是信息傳輸?shù)墓餐ǖ?020
COLUMN 計(jì)算機(jī)之父——約翰·馮·諾依曼 022
第2章 計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)表示萬(wàn)法 023
011 計(jì)算機(jī)所處理的最小數(shù)據(jù)單位是bit 024
012 用二進(jìn)制數(shù)表示計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)很方便 026
013 用八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)使二進(jìn)制數(shù)變得易于識(shí)別 028
014 把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的基數(shù)變換方法 030
015 把十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的基數(shù)變換方法 032
016 把八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的基數(shù)変換方法 034
017 把十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)的基數(shù)變換方法 036
018 把二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)相互變換的基數(shù)變換方法 038
019 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的基本單位是字節(jié) 040
020 根據(jù)數(shù)據(jù)大小來決定其能處理的數(shù)值范圍 042
021 在處理負(fù)數(shù)時(shí)采用2 的補(bǔ)數(shù)(補(bǔ)碼) 044
022 正數(shù)與負(fù)數(shù)的轉(zhuǎn)換方法 046
023 利用補(bǔ)碼能表示的數(shù)值范圍 048
024 通過BCD 碼表示十進(jìn)制數(shù) 050
025 所有的字符都有固定的字符編碼 052
026 計(jì)算機(jī)處理漢字的字符編碼體系 054
027 計(jì)算機(jī)所處理的字符串的表示方法 056
COLUMN 記住2的n次方的值 058
第3章 二進(jìn)制位數(shù)據(jù)的操作 059
028 邏輯或運(yùn)算一一兩者中只要有一個(gè)為“1”其結(jié)果就為“1”的運(yùn)算 060
029 想要把特定位置的位變?yōu)椤?”，就進(jìn)行邏輯或運(yùn)算 062
030 邏輯與運(yùn)算一一兩者均為1時(shí)其運(yùn)算結(jié)果才為1 064
031 想要把特定位置的位變?yōu)?時(shí)，就進(jìn)行邏輯與運(yùn)算 066
032 利用邏輯與運(yùn)算判斷特定位置位的值 068
033 異或運(yùn)算一一如果兩個(gè)位值不同，其運(yùn)算結(jié)果就為叫 070
034 利用異或運(yùn)算反轉(zhuǎn)特定位 072
035 邏輯非運(yùn)算一一把“1”變?yōu)椤?”，把“0”變?yōu)椤?” 074
036 邏輯運(yùn)算的基本公式 076
037 利用德摩根定律整理否定邏輯 078
038 左移運(yùn)算一一把二進(jìn)制位向左移動(dòng)指定位數(shù) 080
039 通過左移運(yùn)算能夠使數(shù)據(jù)變?yōu)樵瓉淼? 倍、4倍、8倍 082
040 右移運(yùn)算一一把二進(jìn)制位向右移動(dòng)指定位數(shù) 084
041 通過右移運(yùn)算能使數(shù)據(jù)變?yōu)樵瓉淼?/2、1/4、1/8 086
042 利用位移有效地將原值擴(kuò)大10 倍的方法 088
043 利用位移有效地進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算 090
044 加1運(yùn)算與減1運(yùn)算 092
COLUMN 上溢時(shí)的日期和時(shí)間 094
第4章 1/O控制 095
045 控制外部設(shè)備的窗口是1/0 接口 096
046 從外部設(shè)備中讀取數(shù)據(jù) 098
047 向外部設(shè)備輸出信息的方法 100
048 定時(shí)檢查外部設(shè)備的輪詢方式 102
049 外部設(shè)備變化就會(huì)執(zhí)行中斷處理的中斷方式 104
050 臨界區(qū)是多個(gè)進(jìn)程影響同一信息的區(qū)域 106
051 在臨界區(qū)禁止中斷 108
COLUMN 串行和并行哪個(gè)快？ 110
第5章 程序運(yùn)行的“奧妙” 111
052 程序編碼由機(jī)器語(yǔ)言代碼群構(gòu)成 112
053 通過程序計(jì)數(shù)器依次執(zhí)行程序 114
054 時(shí)鐘振蕩器是管弦樂隊(duì)的指揮者 116
055 通過復(fù)位功能來啟動(dòng)程序 118
056 基本指令是利用寄存器來處理運(yùn)算 120
057 標(biāo)志寄存器會(huì)根據(jù)運(yùn)算指令的結(jié)果變化 122
058 比較指令是只讓標(biāo)志寄存器發(fā)生變化的減法運(yùn)算指令 124
059 通過Load指令、Store指令在內(nèi)存和寄存器之間傳輸數(shù)據(jù) 126
060 立即數(shù)(immediate)在指令編碼內(nèi)直接指定有效地址 128
061 寄存器間接尋址是通過存放在索引寄存器中的值指定有效地址 130
062 利用帶有OFFSET的寄存器間接尋址能夠表示數(shù)組的下標(biāo) 132
063 通過程序計(jì)數(shù)器相對(duì)尋址方式可以制作出可復(fù)位程序 134
064 通過無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令能夠執(zhí)行特定地址的機(jī)器語(yǔ)言指令 136
065 通過標(biāo)志寄存器和條件轉(zhuǎn)移指令能改變處理的流程 138
066 通過條件轉(zhuǎn)移指令控制反復(fù)處理 140
067 利用索引寄存器依次訪問內(nèi)存內(nèi)容 142
068 由堆棧指針?biāo)芾淼膬?nèi)存區(qū)域?yàn)槎褩^(qū)域 144
069 把數(shù)據(jù)壓入堆棧中稱為PUSH ，把從堆棧中讀取數(shù)據(jù)稱為POP 146
070 通過利用堆棧的轉(zhuǎn)移指令安裝子程序調(diào)用程序 148
COLUMN 堆棧上溢和堆棧下溢 150
第6章 加快指令執(zhí)行速度的結(jié)構(gòu) 151
071 高速緩存暫時(shí)存儲(chǔ)主存儲(chǔ)器的值 152
072 內(nèi)存交錯(cuò)把主存分為多個(gè)BANK 來讀取數(shù)據(jù) 154
073 CPU執(zhí)行指令時(shí)包括取出指令階段和執(zhí)行指令階段 156
074 先行控制和流水線控制可并列處理指令執(zhí)行步驟，以提高指令執(zhí)行速度 158
075 采用并行處理、多個(gè)處理器分擔(dān)處理，可縮短處理時(shí)間 160
COLUMN CISK計(jì)算機(jī)和RISK計(jì)算機(jī) 162
參考文獻(xiàn) 163
001 計(jì)算機(jī)由五個(gè)功能部件組成
計(jì)算機(jī)具有如下所示的五種功能。
1 控制（相當(dāng)于大腦）
2 運(yùn)算（相當(dāng)于大腦）
3 存儲(chǔ)（相當(dāng)于大腦）
4 輸入（相當(dāng)于眼睛和耳朵）
5 輸出（相當(dāng)于手和腳）
控制是指給出一定的操控指令，指令計(jì)算機(jī)的各部件按照?qǐng)?zhí)行程序的順序和給出的指令來操控的功能。運(yùn)算是指進(jìn)行四則運(yùn)算和邏輯運(yùn)算等各種運(yùn)算的功能。在計(jì)算機(jī)中，負(fù)責(zé)控制功能和運(yùn)算功能的是中央處理器（central processing unit，CPU）。
存儲(chǔ)是指暫時(shí)或半永久性地保存記錄了信息處理步驟的程序和在執(zhí)行程序的過程中所需要的信息（數(shù)據(jù)）的功能。在計(jì)算機(jī)中，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)功能的主要是內(nèi)存儲(chǔ)器（內(nèi)存，memory），也被稱為主存儲(chǔ)器。另外，還有一些外部設(shè)備，如硬盤驅(qū)動(dòng)、DVD 、USB 存儲(chǔ)器等，因?yàn)樗鼈兌寄軌虬胗谰眯缘乇４嫘畔�，所以也將它們稱為輔助存儲(chǔ)器，又稱為外存儲(chǔ)器（外存）。
輸入是指將外部信息輸入計(jì)算機(jī)的功能。例如，鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏等外部設(shè)備就負(fù)責(zé)此功能。
輸出是指將計(jì)算機(jī)內(nèi)部的某一處理結(jié)果和對(duì)輸入操作所作出的反應(yīng)結(jié)果等輸出的功能。像打印機(jī)和顯示器等外部設(shè)備就負(fù)責(zé)此功能。
除這五個(gè)功能部件外，還有一個(gè)被稱為總線（bus）的通道，它是在計(jì)算機(jī)的各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，就好比人的神經(jīng)細(xì)胞。
計(jì)算機(jī)擁有控制、運(yùn)算、存儲(chǔ)、輸入、輸出這五種功能。
我們將在各個(gè)功能部件之間傳輸信息的通道稱為總線。
圖1構(gòu)成計(jì)算機(jī)的功能部件
圖2構(gòu)成計(jì)算機(jī)的裝置
控制器運(yùn)算器
輸入裝置輸出裝置信息
內(nèi)存（主存儲(chǔ)器）
輔助存儲(chǔ)器
信息
信息
計(jì)算機(jī)由控制、運(yùn)算、存儲(chǔ)、輸入、輸出五個(gè)功能部件組成。
CPU（控制運(yùn)算器）內(nèi)存（主存儲(chǔ)器）硬盤驅(qū)動(dòng)（輔助存儲(chǔ)器）鍵盤（輸入裝置）顯示器（輸出裝置）實(shí)際上組成計(jì)算機(jī)的就是這些硬件！
用CPU（中央處理器）進(jìn)行控制和運(yùn)算
在計(jì)算機(jī)的五個(gè)功能部件中進(jìn)行控制和運(yùn)算的是CPU。CPU由如下所示的進(jìn)行控制的控制器和進(jìn)行運(yùn)算的運(yùn)算器組成。
<控制器>
控制器的主要功能是讀取內(nèi)存（主存儲(chǔ)器）上的執(zhí)行指令，并解譯該指令的內(nèi)容，然后指示其他裝置去執(zhí)行該指令所需要的動(dòng)作（圖1）。
例如，在高樓建筑現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督的就是控制器�，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督的內(nèi)容就是讀取設(shè)計(jì)圖和作業(yè)程序手冊(cè)上的信息，明確指示施工人員按照一定的程序進(jìn)行施工�？刂破骶褪亲x取內(nèi)存上所記錄的執(zhí)行指令（相當(dāng)于設(shè)計(jì)圖和作業(yè)程序手冊(cè)），然后根據(jù)該指令內(nèi)容向相當(dāng)
于施工人員的各種裝置發(fā)出指示。
<運(yùn)算器>
正確地說，運(yùn)算器應(yīng)當(dāng)被稱為算術(shù)邏輯運(yùn)算裝置（arithmetic logic unit，ALU），它負(fù)責(zé)進(jìn)行各種運(yùn)算。實(shí)際上就是在計(jì)算機(jī)處理中發(fā)揮著電子計(jì)算器的功能（圖2）。
例如，如果控制器解譯的執(zhí)行指令是“把A和B相加”，實(shí)際上就是進(jìn)行加法運(yùn)算，那么給出答案（A與B之和）的就是運(yùn)算器。
運(yùn)算器能夠進(jìn)行四則運(yùn)算、邏輯運(yùn)算（邏輯加法、邏輯乘法等）、比較運(yùn)算、位移運(yùn)算等各種運(yùn)算，現(xiàn)在有些CPU還能進(jìn)行更加高級(jí)的運(yùn)算（浮點(diǎn)運(yùn)算等）。
控制器發(fā)揮著指示作業(yè)程序的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督的作用。
運(yùn)算器發(fā)揮著進(jìn)行各種運(yùn)算的電子計(jì)算器的作用。
第1章 計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)
圖1控制器的作用
圖2運(yùn)算器的作用
指令
指令指令
解譯
指示
指令
指令
讀取
作業(yè)程序手冊(cè)
下面的
工序是……
理解
程序
發(fā)出指示
現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督工作人員
控制器發(fā)出指示作業(yè)程序的指令，就好比在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督一樣
控制器
301020
運(yùn)算器
運(yùn)算結(jié)果
加法電路加法電路
運(yùn)算器會(huì)進(jìn)行各種運(yùn)算，就像電子計(jì)算器一樣
003 寄存器和時(shí)鐘也是構(gòu)成CPU的重要元件
在CPU（圖1）中除了有控制器和運(yùn)算器外，還帶有寄存器（register）和時(shí)鐘（clock）。
<寄存器>
寄存器是位于CPU內(nèi)部的高速存儲(chǔ)裝置。但是，它存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的容量很小，因?yàn)槠浼拇娴腃PU不同而各不相同，一般CPU內(nèi)部有幾個(gè)到幾十個(gè)寄存器，并且每個(gè)寄存器根據(jù)其用途的不同都有一個(gè)名字。
寄存器的主要作用（圖2）如下：
讀取并保存內(nèi)存（主存儲(chǔ)器）中的數(shù)據(jù)。
臨時(shí)保存在運(yùn)算電路中被計(jì)算的值。
保存下一個(gè)要執(zhí)行的指令所指向的位置。
如果把放置了大量書的書架比作內(nèi)存（主存儲(chǔ)器），當(dāng)要讀書架中的某本書或要做筆記記錄時(shí)，就必須把書從書架中拿下來然后放在桌子上。寄存器的作用就好比這個(gè)例子中的桌子。因?yàn)樽雷拥目臻g有限，就只能在桌子上展開幾本書。并且讀完書或做好筆記記錄后，為了后續(xù)作業(yè)，還要將那本書放回書架（主存儲(chǔ)器）。
<時(shí)鐘>
時(shí)鐘信號(hào)是計(jì)算機(jī)運(yùn)行的動(dòng)力源，它的作用是使構(gòu)成計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件的動(dòng)作時(shí)機(jī)吻合（圖3）。產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的電路是時(shí)鐘發(fā)生器，它具有類似于發(fā)條裝置玩具上發(fā)條的功能。
寄存器是CPU處理數(shù)據(jù)時(shí)的數(shù)據(jù)暫存場(chǎng)所。
時(shí)鐘就好比計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)的動(dòng)力源。
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