ВВОДНАЯ ЛЕКЦИЯ Преподаватель: Доцент Кафедры ВС, к.т.н. Поляков Артем Юрьевич ФГОБУ ВПО "СибГУТИ" Кафедра вычислительных систем ПРОГРАММИРОВАНИЕ ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ»

Структура курса © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 2 Продолжи- тельность 2 семестра (34 учебные недели) Виды занятий Лекционные (34 занятия); Лабораторные работы (34 занятия). Итоговый контроль зачет (1 семестр) экзамен (2 семестр) курсовой проект (2 семестр) Семестр 1 Изучение основ программирования. Форма практических занятий: решение учебных задач Семестр 2 Изучение алгоритмов и динамических структур данных. Получение навыков решения прикладных задач. Форма практических занятий: выполнение лабораторных курсовой работ.

План занятий в осеннем семестре © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 3 1.Введение в программирование. 2.Основные типы данных и управляющие конструкции языка СИ. 3.Обработка массивов данных. 4.Модульное программирование. 5.Обработка табличных данных. 6.Работа с текстовыми и бинарными файлами. 7.Преобразование типов данных, работа с указателями. 8.Классы памяти.

Аппаратурное обеспечение вычислительных машин © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 4

Программное обеспечение вычислительных машин © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 5 Системное ПО Прикладная программа 1 Прикладная программа 2 Прикладная программа N...

Хранение информации в вычислительных машинах © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 6 Основная задача вычислительных средств – хранение и обработка информации Транзистор Элементная база позволяет создавать приборы, имеющие два устойчивых состояния Наиболее удобной является двоичная система счисления Конденсатор Ферромагнетики

Двоичная система счисления © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 7 Цифры двоичной СС: 0, 1 x 10 x2x x 10 x2x = = = = = = 100 2

Связь двоичной и шестнадцатеричной СС © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 8 x2x2 x 10 x x2x2 x 10 x А B C D E F Родственные СС, один шестнадцатеричный разряд представляется четырьмя двоичными

Связь двоичной и шестнадцатеричной СС (2) © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 9 x2x2 x 10 x x2x2 x 10 x

Перевод x 2 x 16 © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 10 Для перевода из двоичной СС в шестнадцатеричную достаточно разбить x 2 на 4-хразрядные блоки и перевести каждый из них по отдельности: = = 6D5 16 x2x2 x x2x2 x А 1011B 1100C 1101D 1110E 1111F

Перевод x 16 x 2 © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 11 Для перевода из шестнадцатеричной СС в двоичную необходимо каждый разряд шестнадцатеричного числа представить 4-хразрядным двоичным числом: 2F8 16 = x2x2 x x2x2 x А 1011B 1100C 1101D 1110E 1111F

Единицы измерения информации © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 12 БИТ – binary digit – разряд двоичного числа. БАЙТ - минимально адресуемый набор из 8 битов или 0 0 Килобайт (КБ) = 1024 байт Мегабайт (МБ) = 1024 КБ Гигабайт (ГБ) = 1024 МБ Терабайт (ТБ) = 1024 ГБ Петабайт (ПБ) = 1024 ТБ

Внутреннее представление беззнаковых целых чисел © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 13 Беззнаковые (unsigned) целые числа в памяти хранятся в виде двоичного представления исходного целого числа, например: = = Хранение чисел в ЭВМ базируется на их двоичном представлении. Различают знаковые и беззнаковые целые, а также вещественные числа.

Представление текстовой информации © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 14 Хранение информации возможно только в виде двоичных чисел. Текст не является числом или набором чисел! Требуется способ преобразовать текст в набор чисел (оцифровать) Текст имеет естественное разбиение на: 1.слова 2.буквы

Представление текстовой информации (2) © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 15 Текст кодируется посимвольно. Каждому символу сопоставляется уникальное число. Данное отображение называется кодировкой. Пример: таблица ASCII-кодов. Симв.Код 16 Код 10 'a'6198 'b'6299 'c'63100 'd'64101 'e'65102 'f'66103 Симв.Код 16 Код 10 '1'3048 '2'3149 '3'3250 '4'3351 '5'3452 '6'3553

Представление текстовой информации (3) © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» A.B.C.D.E.F 0.NULSOHSTXETXEOTENQACKBELBSTABLFVTFFCRSOSI 1.DLEDC1DC2DC3DC4NAKSYNETBCANEMSUBESCFSGSRSUS 2. !"#$ %&'()*+,./ : ; ? 5.PQRSTUVWXYZ[\]^_ 6.`abcdefghijklmno 7.pqrstuvwxyz{|}~DEL Полная версия таблицы ASCII-кодов. Коды указаны в шестнадцатеричной системе счисления

Обработка информации (упрощенный процессор) © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 17 R1R1 R2R2 Устр. управл. АЛУ КомандаКодОписание ADD01R 1 + R 2 SUB02R 1 – R 2 MUL03R 1 * R 2 DIV04R 1 / R 2 РегистрКодОписание R1R1 01Регистры общего назначения R2R2 02

Специфика обработки информации на современных процессорах © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 18 R1R1 R2R2 Устр. управл. АЛУ 1.Количество регистров не позволяет хранить большие объемы информации 2.Арифметико-логическое устройство (АЛУ) служит для выполнения доступных комманд. 3.Устройство управления обеспечивает выполнение команд

Задача поиска корней уравнения вида: а·x + b = c © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 19 1.Решение задачи математически. Выражение неизвестной переменной x через известные переменные a, b и c: x = (c – b)/a 2.Реализация вычислений по полученной формуле на упрощенном процессоре 3.Входные данные (значения a, b и c) вводятся с клавиатуры или из файла и размещаются в оперативной памяти в ячейках A (адрес 10), B(20) и C(30). Адрес – порядковый номер первого байта ячейки. 4.Результат записывается в ячейку X с адресом 40.

Вычисление x = (c – b)/a на упрощенном процессоре © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 20 R1R2 Исполнительное устройство ОЗУ SUB01 DIV02 MOV03 R101 R202 А В СХ Машинное словоКомментарий MOV C -> R MOV B -> R2 01SUB (R1 = R1 – R2) MOV A -> R2 02DIV (R1 = R1 / R2) Машинное словоКомментарий MOV R2 -> X A1010 B2020 C3030 X

Программа на низкоуровневом языке ASSEMBLER © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 21 Машинное словоПрограмма на языке ASSEMBLER MOV C R MOV B R2 01SUB MOV A R2 02DIV MOV R2 X

Программа на языке высокого уровня Си © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 22 Машинное слово Программа на языке ASSEMBLER Программа на языке Си MOV C R1 X = (C – B) / A; MOV B R2 01SUB MOV A R2 02DIV MOV R2 X

Этапы формирования исполняемого кода из исходного © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 23 program1.c (текстовый файл) …. X=(C – B)/A; …… …. MOV C R1 MOV B R2 SUB MOV A R2 DIV MOV R2 X …… program1.asm (текстовый файл) … …… program1.o (объектный (бинарный) файл) Компиляция (compilation) Компоновка (assembling) programN.cprogramN.asmprogramN.o..... … …… program (исполняемый (бинарный) файл) Редактирова ние связей (linking)

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! © Кафедра вычислительных систем ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» 24