本章主要内容
一、计算机系统
①计算机系统由硬件、软件组成；
②指令系统是硬件、软件的界面。
二、计算机语言和程序设计方法
1、计算机语言
①程序员与计算机沟通的语言；
②描述解决问题的方法和相关数据。
2、计算机语言的级别
①二进制代码构成的机器语言；
②使用助记符的汇编语言；
③使用类似英语单词和语句的高级语言；
④C++是面向对象的高级语言。
3、C++支持的程序设计方法
①面向过程的程序设计方法；
②面向对象的程序设计方法；
③泛型程序设计方法。
三、C++程序设计的开发过程
①算法设计
②源程序编辑
③编译
④连接
⑤运行调试
四、信息在计算机中的表示与存储
①计算机中的数据用二进制表示；
②逻辑数据、字符数据用二进制编码表示。
计算机系统基本概念
1、计算机硬件
2、计算程序语言
①计算机解决问题是程序控制的；
②程序就是操作步骤；
③程序要使用语言来表达。
3、机器语言
①计算机能识别的是机器语言；
②机器语言指令是又0和1编码的；
③列如：加法指令可能是“0001”。
4、计算机指令系统
①机器硬件能够是别的语言（机器语言）的集合；
②它是软件和硬件的主要界面。
5、计算机软件
①是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。一般来讲软件被划分为系统软件、应用软件和介于这两者之间的中间件；
②软件包括程序和文档。
6、计算机程序
①指令的序列；
②描述解决问题的方法和数据
计算机语言和程序设计方法
1、最初的计算机语言-机器语言
①由二进制代码构成；
②计算机硬件可以识别；
③可以表示简单的操作；
④例如：加法、减法、数据移动等等。
2、汇编语言
①将机器指令映射为助记符，如ADD、SUB、MOV等；
②抽象层次低，需要考虑机器细节。
3、高级语言
①关键字、语句容易理解；
②有含义的数据命名和算式；
③抽象层次高；例如，算式：a+b+c/d
④屏蔽了机器细节；例如，这样显示计算结果：cout << a+b+c/d
4、C++语言
①是高级语言
②支持面向对象的观点和方法
- 将客观事物看作对象
- 对象间通过消息传送进行沟通
- 支持分类和抽象
5、面向过程的程序设计方法
①机器语言、汇编语言、高级语言都支持；
②最初的目的：用于数学计算；
③主要工作：设计求解问题的过程；
④大型复杂的软件难以用面向过程的方式编写。
6、面向对象的程序设计方法
①由面向对象的高级语言支持；、
②一个系统由对象构成；
③对象之间通过消息进行通信。
面向对象的基本概念
1、对象
①一般意义上的对象：现实世界中实际存在的事物。
②面向对象方法中的对象：程序中用来描述客观事物的实体。
2、抽象与分类
①分类依据的原则——抽象；
②抽象出同一类对象的共同属性和行为形成类；
③类与对象是类型与实例的关系。
3、封装
- ①隐藏对象的内部细节；
②对外形成一个边界；
③只保留有限的对外接口；
④使用方便、安全性好。
4、继承
①意义在于软件复用；
②改造、扩展已有类形成新的类。
5、多态
①同样的消息作用在不同的对象上，可以引起不同的行为。
程序的开发过程
1、程序
①源程序：
用源语言写的，有待翻译的程序
②目标程序：
源程序通过翻译程序加工以后生成的机器语言程序
③可执行程序：
连接目标程序以及库中的某些文件，生成的一个可执行文件；
例如：Windows系统屁股抬上的EXE文件。
2、三种不同类型的翻译程序
①汇编程序：将汇编语言源程序翻译成目标程序；
②编译程序：将高级语言程序翻译成目标程序；
③解释程序：将高级语言源程序翻译成机器指令，边翻译边执行。
3、C++程序的开发过程
①算法与数据结构设计；
②源程序编辑；
③编译；
④连接；
⑤测试；
⑥调试。
计算机中的信息与存储单位
1、计算机的基本功能
①算术运算；
②逻辑运算。
2、计算机中的信息
①控制信息——指挥计算机操作；
②数据信息——计算机程序加工的对象。
3、信息的存储单位
①位（bit，b）：数据的最小的单位，表示一位二进制信息；
②字节（byte，B）：八位二进制数字组成（1 byte = 8 bit）；
③千字节 1KB = 1024B；
④兆字节 1MB = 1024K；
⑤吉字节 1GB = 1024M；
计算机的数字系统
1、计算机的数字系统
①二进制系统；
②基本符号：0、1.
2、程序中常用的数制
3、R进制转换为十进制
各位数字与它的权相乘，其积相加，例如：
(11111111.11)
2
=1
×
2
7
+1
×
2
6
+1
×
2
5
+1
×
2
4
+1
×
2
3
+1
×
2
2
+1
×
2
1
+1
×
2
0
+1
×
2
-1
+1
×
2
-2
=(255.75)
10
4、十进制整数转换为R进制整数
除以R取余法
5、十进制小数→R进制小数
乘以R取整法
6、八、十六进制的相互转换
①1位八进制数相当于3位二进制数；
②1位十六进制数相当于4位二进制数，例如：
(1011010.10)2=(001011 010 .100)2=(132.4)8
(1011010.10)2=(01011010 .1000)2=(5A.8)16
(F7) 16 ＝(11110111) 2 ＝(11110111数据在计算机中的编码表示
1、二进制数的编码表示
①需要解决的问题：负数如何表示？
②最容易想到的方案：
0：表示“+”号；
1：表示“-”号。
③原码
“符号——绝对值”表示的编码，例如：
原码的缺点：
1)零的表示不唯一
[+0]原 = 000...0
[-0]原 = 100...0
2)进行四则运算时，符号位必须单独处理，运算规则复杂。
④补码
符号位可作为数值参加运算；
减法运算可转换为加法运算；
0的表示唯一。
⑤补码的原理
模数：n位二进制整数的模数为2^n；n位二进制小数的模数为2.
补数：
一个数减去另一个数（加一个负数），等于第一个数加第二个数的补数，例（时钟指针）：8+（-2）=8+10（mod 12）=6；
一个二进制负数可用其模数与真值做加法（模减去该数的绝对值）求得其补码。例（时钟指针)：-2+12=10.
⑥补码的计算
1）借助于“反码”作为中间码；
2）负数的反码与原码有如下关系：
符号位不变（仍用1表示），其余各位取反（0变1，1变0），例如：X = -1100110 [X]原 = 11100110 [X]反=10011001
3）正数的反码与原码表示相同，正数的补码与原码相同；
4）反码只是求补码时的中间码；
5）负数的补码由该数的反码的末位加1求得；
6）对补码再求补即得到原码。
⑦补码的优点
0的表示唯一；
符号位可作为数值参加计算；
补码运算的结果仍为补码。
2、实数的浮点表示
①计算机中通常采用浮点方式表示小数
②实数N用浮点形式可表示为N = Mx2^E
E：2的幂，N：阶码；
M：N的尾数
3、字符在计算机中的表示
①字符在计算机中是通过编码表示的；
②例如：ASCII码是一种常用的西文字符编码：用7位二进制数表示一个字符，最多可以表示2^7 = 128个字符；
③《GB 18030-2005 信息技术 中文编码字符集》是中国国家标准。