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1、,1、计算环境,计算机与程序设计,软件（Software）是一系列按照特定顺序组织的电脑数据和指令的集合。 程序（Program）设计是给出解决特定问题程序的过程，是软件构造活动中的重要组成部分。,冯诺依曼结构（1）,存储程序（stored program） 计算机基于固定的硬件平台，能够执行固定的指令集。 计算机内存不仅存储着要进行操作的数据，还存储着指示计算机运行的指令。,冯诺依曼结构（2）,冯诺依曼结构（3）,内存（Memory） 数据内存（Data Memory） 指令内存（Instruction Memory） 中央处理器（Central Processing Unit） 算术逻辑单
2、元（ALU） 寄存器（Registers） 控制单元（Control Unit） (从内存取出一条指令（字）；将其解码；执行该指令，取下一条指令；如此反复循环。),冯诺依曼结构（4）,寄存器（Registers） 数据寄存器（Data Register） 寻址寄存器（Addressing Resister） 程序计数器寄存器（Program counter resister） 输入和输出（Input and Output） I/O映像：创建I/O涉及的二进制仿真，使其对于CPU而言，“看上去”就像普通的内存段。 CPU不依赖于要与计算机进行交互的I/O设备,机器语言,机器语言（machine
3、language）是一种指令集的体系。 机器语言是计算机唯一能接受和执行的语言。 机器语言由二进制码组成，每一串二进制码叫做一条指令。 难于使用机器语言编写程序。,汇编语言,对机器语言的抽象 使用符号来表示操作码和地址码 汇编程序自动处理存储分配 可以直接书写十进制数 必须用汇编程序把它翻译成机器语言目标程序，计算机才能执行。,操作系统,操作系统位于底层硬件与用户之间，是两者沟通的桥梁。 功能： 进程管理（Processing management） 内存管理（Memory management） 文件系统（File system） 网络通信（Networking） 安全机制（Security
4、） 用户界面（User interface） 设备驱动程序（Device drivers）,高级语言,低级语言分机器语言和汇编语言，这两种语言都是面向机器的语言，和具体机器的指令系统密切相关。 高级语言与计算机的硬件结构及指令系统无关，它有更强的表达能力，而且容易学习掌握。 程序代码长 执行速度慢,编译和解释,高级语言源程序，必须翻译成机器语言目标程序才能被计算机执行。 编译方式：先由编译程序把高级语言源程序翻译成目标程序，执行时运行目标程序。 解释方式：在运行高级语言源程序时，由解释程序对源程序边翻译边执行。,使用高级语言编程,程序员：用高级语言正确地表达给定的算法，产生一个高级语言程序。
5、编译（或解释）程序将第一步得到的高级语言程序翻译成机器语言程序。,编译器,它会将用某种编程语言写成的源代码（原始语言），转换成另一种编程语言（目标语言）。 源代码 (source code) 预处理器(preprocessor) 编译器 (compiler) 汇编程序 (assembler) 目标代码 (object code) 链接器 (Linker) 可执行程序 (executables),解释器,解释器（Interpreter）是一种把高级编程语言直接运行的转译程序。 解释器（Interpreter）是一种把高级编程语言直接运行的翻译程序。解释器不会一次把整个程序翻译出来。它每翻译一行程
6、序叙述就立刻运行，然后再翻译下一行，再运行，如此不停的进行下去，因此解释器的程序运行速度比较缓慢,虚拟机,在计算机科学中，虚拟机是指可以像真实机器一样运行程序的计算机的软件实现。 虚拟机的一个本质特点是运行在虚拟机上的软件被局限在虚拟机提供的资源里它不能超出虚拟世界。,系统虚拟机,基于这种虚拟机，用户可以运行任何操作系统，比如可以在他们的虚拟电脑上运行不同的操作系统。 常见的产品包括：VMare，VirtualBox，Parallels等。,Java虚拟机,Java虚拟机有自己完善的硬件架构，如处理器、堆栈、寄存器等，还具有相应的指令系统。 Java虚拟机能够运行经过编译的Java目标代码。 Java程序包括独立的Java应用程序（application）和下载到浏览器中的Java小程序（applet）。,平台独立性,安全性,内存的布局 字节码的检验 字节码装载器的安全检查,