原和平高中教學投影片

1. 程式設計入門
第一講
臺北市立大學/資訊科學所
吳彥儒

2. 課程介紹
電腦X程式語言
Karel project
JAVA foundation

3. 課程目標
 對程式語言有基本的認識
 具備基本的程式設計能力
 覺得寫程式是一件有趣的事

4. 評量方式
出席 10%
課堂表現 30%
平時作業 30%
期中報告 30%

5. 參考書目
• 上課投影片
• Java How to program: Early objects
version 9/e
Author: Deitel
• Introduction to Java Programming,
Comprehensive version 9th edition
Author: Y.Daniel Liang

6. 怎麼沒有中文書？

7. Ｑ：各位對電腦的認識程度？
其他？

8. 計算機的演進
第一部電腦由 Atanasoff 和 Berry 於1930年在愛荷華州立大學建造
目的是為了要幫助研究做原子物理的數學運算
第一部大型的電子數位電腦為ENIAC於1946年在賓州大學由美軍投
資建造
重30噸，佔 30 X 50 呎的空間，用在天氣預測和原子能的計算

10. 超大型積體電路時期VLSI
西元1971年INTEL 4004發表，為微處理機之開始
(為當今CPU之祖先)
之後推出8080,8086,8286,80386以及Pentium系列

12. 早期的主記憶體為磁蕊 magnetic core memory
8 bytes vs. 8Gbytes

13. 電腦系統的構成
• 硬體 (Hardware)
1. 中央處理單元 CPU
2. 記憶體 main memory
3. 輔助記憶體 storage devices
4. 通訊裝置 communication devices
5. 輸入裝置 input devices
6. 輸出裝置 output devices
• 軟體 (Software)
程式 Program-能使電腦執行特殊任務的一串指令

15. BUS
Storage Memory CPU
Communi
cation
Input Output
Disk, CD, Tape NIC Keyboard,
Mouse
Printer
Figure. 電腦的組成

16. 中央處理單元
Central processing unit, CPU
協調所有的電腦動作並執行資料的算術與邏輯運算
CPU處理儲存在main memory裡的程式，循序取出
指
令並解讀指令，讀出該指令所需要的資料。
處理完後，會將執行的結果儲存回main memory。

17. 主記憶體
大部分有兩種主記憶體：
• RAM(random access memory)暫存程式與資料
當電腦關機RAM的內容會消失 (揮發性記憶體)
• ROM(read-only memory)可永久性的儲存資料與程
式

18. 記憶體的結構
-27
354
x
ADD
75.62
.
.
.
SUB
88
0
1
2
3
4
.
.
.
998
999
位址 內容
可視為一塊有序的儲存位置，
稱為記憶格(Memory cell)。
為了存取資料，電腦必須能
辨識單一的記憶格，因此每
個記憶格都會有唯一的位址
(address)。
內容可以是程式
指令或資料

19. 一個很重要的觀念
那就是任何的程式指令在被執行前必
須先載入主記憶體中
這就是所謂的程式儲存觀念

20. 主記憶體儲存單位
Bit & Byte
• 位元(bit)名稱得自二進位數字，是電
腦能處理的最小元素
• 二進位(Binary)是以0, 1為符號的數字
系統
• 一個位元組(Byte)由八個為位元(bit)構
成
• 記憶格所採的單位為Byte，至於每一格
的Byte數目則因電腦而異

21. 儲存容量的名詞
名詞 縮寫 相當於 與10的次方比較
Byte B 8 bits
Kilobyte KB 1,024(210)Byte >103
Megabyte MB 1,048,576(220)Byte >106
Gigabyte GB 1,073,741,824(230)Byte >109
Terabyte TB 1,099,511,627,776(240)Byte >1012

22. 關於資料表示法
資料在電腦內部的表示方法和人類用的不相同
前面提到，在電腦內部所使用的是二進位的表示法
故，要教大家如何在不同的進制之間做轉換
(十六進制與二進制)

23. 數字系統中數值的表示法
假設 A 這個數值採用の是 X 進制則表示法為：Ax 或 A(x)
Example: 10010011(2) 356(10)
符號在數字所擺放的位置決定了它表示的值
±( Pk-1…P2P1P0 . P-1P-2…P-l )X
其值：
n= ± Pk-1* xk-1 +…+P1* x1 +P0* x0+P-1* x-1 + P-2* x-2 + …+ P-
l* x-l
位置數目系統
X是基底
(base)

24. 數字系統中數值的表示法
假設 A 這個數值採用の是 X 進制則表示法為：Ax 或 A(x)
Example: 10010011(2) 356(10)
以上面の例子來看
3*102+5*101+6*100 = 356
1*27+1*24+1*21+1*20 = 147

25. Example: 24.13(10)
= 2*101 + 4*100 + 1*10-1 + 3*10-2

26. 十六進制
表示符號：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E
F
與十進制對應 A=10 B=11 C=12 … F=15
BAD(16)
= B*162+A*161+D*160=2989

27. Example: 2AE(16)
= 2*101 + 4*100 + 1*10-1 + 3*10-2

28. 請問下列哪一種表示法是錯誤的：
(a)234.5(10)
(b)234.5(5)
(c)1101.1101(2)
(d)456.7(8)
ANS : (b)

29. 數字系統的轉換
將數值分成整數部分與小數部分個別處理
整數用短除法
做法：
將整數部分除以X進制，每次除完的商數為下一次除
法運算的被除數，而餘數將成為結果的一部份，反
覆執行上述步驟直到商為零才結束

30. 小數用乘法
做法：
將小數的部分乘以X進制，乘法運算完後的小數為下
一次乘法運算的被乘數，而結果值由每次乘法運算
的整數部分所構成，反覆執行上述動作直到小數為
零或計算到題目所規定的位數時為止

31. Example: 34.25(10) 轉成對應的二進制
2
2
2
2
2
2
34
17
8
4
2
1
0
......0
......1
......0
......0
......0
......1
結果由下往上取

32. 小數部分0.25
第一次乘法：0.25*2= 0.5
第二次乘法：0.5*2=1
因為小數的部分為零，即滿足終止條件
對應到二進為的小數第一位為0，第二位為1
答案：34.25(10)=100010.01(2)

33. 承上題轉成相對應的十六進制
34
2
16
16
0
…… 2
…… 2
結果由下往上取
小數部分
0.25*16 = 4
因為小數的部分為零，即滿足終止條件
答案：34.25(10)= 22.4(16)

34. 練習：
(1)11101011.1011(2)= ?(10)
(2)1A.23(16)= ? (10)
(3)1A.23(16)= ? (2)
ANS: (1) 235.6875 (2) 26.137 (3) 11010.00100011

35. 程式是什麼 ？
為什麼要寫程式？

36. 嘿 等等！
剛剛不是說電腦只懂0,1
那我們寫程式不就是寫成
10101100
11001011

37. 事實上當然不是這樣
電腦看得懂的，我們稱作機器語言(machine language)
缺點就是沒有標準，不同的CPU會有不同的機器語言
另外同樣是低階語言的組合語言(assembly language)亦
有
相同的問題

38. 所以，我們在寫程式時一般都會用所謂的高階程式語言
(high-level language)
高階語言是由一些英文符號和代數算數式所構成
看下敘述：
a = a + b;
這段敘述的意思是說將變數a與變數b的和，存回至變數a

39. 不同應用領域
TIOBE Index for July 2014

40. 但是電腦看不懂高階語言
那怎麼辦？
這時侯需要有個翻譯的角色
編譯器(Compiler):
將高階語言轉成機器語言的程式

41. 輸入,轉換及執行高階語言程式
文字編
輯器
編譯器
連結器
載入器
原始檔
格式：文字
目的檔
格式：二進位
執行檔
格式：二進位
其他目的檔
格式：二進位
PC
錯誤訊息
輸入 結果
失
敗
成功
.obj
.exe

42. 文字編輯器：可以用像是 Notepad++ sublime text
真的都沒有，還可以用記事本
連結器(linker)：結合目的檔並解決交叉參考，產生可執
行的機器語言的程式
載入器(loader)：將程式載入至記憶體，並指示CPU開始
執行工作

43. 最後課堂作業
請大家加入Facebook 課程群組
和平高中X 程式設計入門
並且用簡短的方式自我介紹一下

44. 本週課程就到這
咱們下週見Bye~