《C语言程序设计：问题与求解方法》——0.1节理想厨房系统

本节书摘来自华章社区《c语言程序设计：问题与求解方法》一书中的第0章，第0.1节理想厨房系统，作者：何　勤，更多章节内容可以访问云栖社区“华章社区”公众号查看

0.1　理想厨房系统

理想厨房系统是一个通过顺序执行菜谱中的各个加工步骤，把原材料加工成菜肴的系统。它由硬件和软件（菜谱）组成。

1）软件部分：菜谱是理想厨房系统中的一个无重量、无体积、不会损坏但可以经常更换的极为重要的“软件”部件。菜谱由一个个加工步骤顺序组成。

每个加工步骤命令理想厨房系统完成一个基本操作（比如，炒、蒸、煮、输入一种原材料等）。

注意：为了简洁起见，在以下叙述中，我们经常把菜谱中的一个“加工步骤”称为一条“指令”。因为一个加工步骤就是一条指导理想厨房如何工作的命令。

2）硬件部分：理想厨房系统主要由以下四个“硬件”（即实物）部件构成——理想厨房、自动冰箱、输入输出设备(即配菜员和传菜生)和三条传送带。

理想厨房系统的构成简图如图0-1所示。需要注意的是，理想厨房只是理想厨房系统中的一个重要组成部分。

1.自动冰箱

自动冰箱负责临时保存菜谱、原材料和菜肴。它由非常多的（比如几百个）大小一样的格子组成，每个格子都有一个唯一的固定编号，这个编号称为地址。地址是从0开始递增的。在菜谱中，地址用来定位要存取冰箱中的哪一个格子中的物品。每份原材料和菜谱中的每个加工步骤，都占据冰箱中的一个格子。

2.理想厨房

理想厨房负责根据从冰箱的菜谱中取到的加工步骤，进行炒菜以及相关的控制工作。理想厨房主要由厨房管理员、厨师、炊具和一些碟子组成，参见图0-1。

理想厨房中有一些起着重要作用的碟子：

1）一个pc碟（又称为指令地址存放碟）：此碟中存放一个非负整数值，这个值是一个地址。它指明将要执行的指令，位于自动冰箱的哪一格中。

2）一个ir碟（又称为指令存放碟）：用来存放刚刚从冰箱中取过来的一个（立即要执行的）指令。

3）一个状态信息存放碟：此碟用来随时自动记录一些加工状态信息。比如某个炊具的温度等。

4）若干个通用临时存放碟（图0-1中标有名称r0、r1、r2的碟）：用来临时存放从冰箱中取来的原材料或经过加工了的半成品或成品。这是因为到冰箱格子中存取物品，要比到通用临时存放碟慢得多。

3.指令执行的全过程

理想厨房执行指令的流程完全是周期性的，即任意一条指令都是按照“取指令—阅读分析指令—执行指令”这三个阶段进行的。理想厨房每次只能按顺序执行菜谱中的一条指令。

厨房管理员首先根据pc碟中的值，通过三条传送带的协调工作（三条传送带如何协调工作的细节，请参见下一节），到自动冰箱的指定格中取菜谱中的一条指令。取到理想厨房并把它存放到ir碟中后，pc碟中的值将会加上1—这是为取下一条指令做好准备。

然后，厨房管理员阅读并分析ir碟中刚取到的这一条指令，根据该指令的指示做以下七类工作中的一种：

1）取物品：通过三条传送带，命令自动冰箱把指定地址格子中的（炒菜加工步骤马上要用到的）原材料（通过材料传送带）传送到理想厨房中来。

2）加工：命令厨师按照指令的要求，对原材料进行基本加工操作（即“炒”、“蒸”、“煮”等基本操作步骤中的某一个动作）。

3）存物品：通过三条传送带向自动冰箱发命令，把某个碟子或炊具中的成品（或半成品）送回到冰箱指定的格子中存放。

4）在厨房内部进行物品传送：在厨房的各个碟子和炊具之间传送原料或半成品。

5）跳转：根据这种指令中给出的地址，将这个地址重新存放到pc碟中。这样一来，理想厨房就可以跳转到冰箱的别处去（顺序往下）执行指令。

举例来说，第19格中的跳转指令中给出的地址是36，执行这条跳转指令前pc碟中的值是20，但跳转指令会将这个值改变为36，于是，下一条要执行的指令位于地址为36的格子中，而不再位于地址为20的格子中。这是无条件跳转指令。

还有一类是有条件跳转指令。有条件跳转指令是在某个条件成立时才修改pc碟中的原来值，条件不成立时就不修改pc碟中的原来值（因而不会发生跳转），而这些条件是存放在状态信息存放碟中的。

6）输入：命令配菜员为某道菜临时配备原材料（在本章不做讨论）。

7）输出：命令传菜生将炒好的菜送给顾客（在本章不做讨论）。

一条指令执行完后，理想厨房立即自动进行下一个完全类似的、新的 “取指令—阅读分析指令—执行指令”的工作。

下面我们通过一个实例来讲述理想厨房系统的工作机制。这是本章的重点，因为计算机的工作原理与之极其相似。