第六章逻辑式程序设计语言

简述程序设计语言的含义及分类
程序设计语言是一种用于描述计算机程序的形式化语言。

它是计算机与程序员之间进行交流的媒介，通过编写程序语句，程序员可以向计算机传达特定的指令和逻辑。

程序设计语言可以分为多种类型，主要包括低级语言和高级语言。

一、低级语言：
1机器语言：机器语言是计算机可以直接执行的语言，它使用二进制代码表示指令和数据。

每个机器语言都是特定计算机架构的底层指令集。

2汇编语言：汇编语言是机器语言的助记符表示法，使用助记符代替二进制代码。

每个助记符通常对应一条机器语言指令。

二、高级语言：
1命令式语言：命令式语言强调如何执行任务，其中包括过程式语言和面向对象语言。

2过程式语言：使用过程（子程序、函数等）来组织代码，如C、Fortran。

3面向对象语言：以对象为基本单元，通过类和对象的概念组织代码，如Java、C++。

4声明式语言：声明式语言强调描述任务的目标，而不是详细说明如何执行，其中包括函数式语言和逻辑式语言。

5函数式语言：侧重于函数的应用和组合，如Haskell、Scala。

6逻辑式语言：基于数理逻辑进行编程，如Prolog。

7脚本语言：脚本语言通常是解释执行的，不需要编译成机器代码。

它们包括Python、JavaScript、Ruby等。

8并发编程语言：专门用于处理并发性和并行性问题，如Erlang、Go。

9领域特定语言（DSL）：针对特定领域的需求而设计的语言，如SQL用于数据库查询。

程序设计语言的选择取决于任务的性质、开发者的偏好以及项目的要求。

每种语言都有其独特的优势和适用场景。

第六章 采用中、大规模集成电路的逻辑设计 教学重点：在了解典型中、大规模集成电路逻辑功能的基础上，掌握现代逻辑设计的方向。

教学难点：采用双向移位寄存器设计的计数器的“模”的概念。

6．1二进制并行加法器(四位超前进位加法器74283)介绍能提高运算速度的四位超前进位加法器74283。

对于这些集成电路，主要是掌握它的外部功能，以便设计成其它逻辑电路。

对内部逻辑电路只作一般了解。

四位超前进位加法器74283是中规模集成电路的组合逻辑部件。

74283引脚较少，输入端为被加数和加数共8个，另一个从低位来的进位端1个。

输出端5个，其中4个为和数端，1个为向高位的进位端。

这两个进位端可用来扩展容量。

功能：对被加数和加数作二进制数的加法运算，运算结果为二进制数，亦可看成代码。

例6.1 用四位二进制加法器74283设计一个四位加法/减法器。

●逻辑符号内的引脚符号与外部电路的输入到引脚的信号要加以区别。

设计思路：两数做加法时，信号直接加到引脚；做减法时先把减数连同符号位按位求反，同时从低位来的进位端置1，即变成补码信号后再加到引脚，把减法转化为加法。

设计方法：在加数的每个引脚端前接一个异或门输出端，异或门的两个输入端一个接加数或减数的输入信号，另一个接加、减法控制信号，低位来的进位端连接这控制端。

当控制端信号为1时，输入信号通过异或门后变反，故作减法运算；当控制端信号为0时，输入信号通过异或门后不变，故作加法运算。

所设计的逻辑电路图见P196图6.3。

例6.2 用四位二进制加法器74283设计一个将8421BCD 码转换成余3码的代码转换电路。

设计思路和方法：余3码是从8421BCD 码加3后实现的，故在被加数端接入8421BCD 码信号后，可直接在加数信号输入端接0011信号即可。

这时和数输出端就输出余3码。

●注意：从低位来的进位端应置0，不能悬空(因悬空的效果是高电平1)。

所设计的逻辑电路图见P196图6.4。

第六章习题（1）复习题1、简述自然语言与形式语言的概念以及区别、汇编语言与机器语言的概念及区别。

自然语言是某一社会发展中形成的一种民族语言，而形式语言是进行形式化工作的元语言，它是以数学和数理逻辑为基础的科学语言。

用机器指令形式编写的程序称为机器语言，用带符号或助记符的指令和地址代替二进制代码成为语言进化的目标。

这些使用助记符语言的语言后来就被称之为汇编语言。

（P135P136）2、什么是高级程序设计语言？它有什么特点？高级语言是汇编语言的一种抽象。

高级语言的设计目标就是使程序员摆脱汇编语言细节的繁琐。

高级语言同汇编语言都有一个共性，那就是：它们必须被转化为机器语言，这个转化的过程称为解释或编译。

（1）高级语言接近算法语言，易学、易掌握；（2）高级语言设计出来的程序可读性好，可维护性强，可靠性高；（3）高级语言与具体的计算机硬件关系不大，其程序可移植性好，重用率高；（4）高级语言自动化程度高，开发周期短，利于提高程序的质量。

（P138）3、列举程序设计语言的几种范型。

程序语言大致分为命令式程序设计语言、面向对象的程序设计语言、函数式程序设计语言和逻辑型程序设计语言等范型。

（P138-140）4、简述语言虚拟机。

提示：语言虚拟机是某种语言的解释器。

语言虚拟机是建立在硬件和操作系统之上，针对不同的硬件和操作系统有不同的虚拟机，通过语言虚拟机屏蔽掉硬件的差异。

这样使得硬件系统能够支持这种语言编写的程序的有效执行。

目前最流行的语言虚拟机是Java虚拟机。

（P147）5、计算机执行用高级语言编写的程序有哪些途径？它们之间的主要区别是什么？提示：主要有编译、解释等方式，也有两种方式的混合使用的形式。

编译是使用编译器将高级语言编写的源程序转换成计算机可以执行的机器语言可执行程序，也可以理解为用编译器产生可执行程序的动作。

编译方式是一次编译，然后执行程序可以反复多次执行。

解释是另一种将高级语言转换为可执行程序的方式。

程序设计语言原理程序设计语言是计算机与人之间进行交流的工具，它是计算机系统的核心组成部分。

程序设计语言的使用是为了编写和构建计算机程序，以实现特定的任务和功能。

程序设计语言原理涉及到语法、语义、编程范式、编译原理等方面的知识。

一、程序设计语言的分类根据不同的分类标准，程序设计语言可以分为多种类型。

最常见的分类方式是根据编程范式，包括命令式、函数式、逻辑式、面向对象等编程范式。

每种编程范式都有其独特的语法和特性，可以满足不同的编程需求。

1. 命令式编程语言命令式编程语言是最常见和最广泛使用的编程语言类型，代表性的语言包括C、C++、Java等。

它通过一系列的指令来告诉计算机进行哪些操作，以实现具体的功能。

命令式编程语言提供了丰富的控制结构和数据类型，可以高效地进行程序设计。

2. 函数式编程语言函数式编程语言的设计理念是将计算过程视为函数的求值过程，代表性的语言包括Haskell、Lisp、Scheme等。

函数式编程语言强调函数的纯粹性和无状态性，通过函数的组合和应用来实现程序的逻辑。

3. 逻辑式编程语言逻辑式编程语言的设计理念是基于谓词逻辑，代表性的语言包括Prolog、Datalog等。

逻辑式编程语言通过定义事实和规则，通过逻辑推理来实现程序的功能。

4. 面向对象编程语言面向对象编程语言的设计理念是将程序视为对象的集合，代表性的语言包括C++、Java、Python等。

面向对象编程语言通过类和对象的概念，将数据和方法进行封装和抽象，实现程序的模块化和可复用性。

二、程序设计语言的语法和语义程序设计语言的语法规定了程序中各个元素的组成方式和语法结构，描述了程序可以使用的语言结构和表达式。

语法规则通常包括关键字、标识符、变量、常量、运算符、控制结构等，不同的语言具有不同的语法规则。

程序设计语言的语义定义了程序元素的含义和行为，描述了程序在运行时的语义规则和执行过程。

语义规则包括变量的作用域、类型的检查、运算符的优先级和关联规则等。