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二进制/机器码

  • 计算机只能理解并处理二进制（即 0 和 1 ），二进制是计算机的母语（CPU 可以直接执行机器码）。
  • 因此，在计算机早期阶段，必须用二进制（也称 机器码、机器语言）来编写程序
  • 程序员先在纸上写伪代码，然后再按照“操作码表”手工将伪代码转换成二进制机器码
  • 缺点：很麻烦

汇编语言/助记符

  • 起源：在 1940-1950 年代，出现了一种新语言——汇编语言
  • 定义：为每个操作码分配一个简单名字，叫”助记符”；”助记符”后面紧跟数据，形成完整指令。
  • 举例：若操作码表中0010代表LOAD_A指令，机器码指令0010 1110，用汇编语言就写成 LOAD_A 14
  • 优点：更高层次，更可读，更易理解
  • 缺点：汇编和底层硬件连接很紧密，一般来说一条汇编指令对应一条机器指令。也就是说汇编只是修饰了一下机器码，但仍然强迫程序员思考用什么寄存器和内存，因此编写和改动代码都很麻烦，也很冗长

汇编器 Assmebler

  • 功能：将汇编语言自动转换成计算机能理解的机器码（二进制指令）

A-0 —— 一个高级编程语言

  • 全称：Arithmetic Language Version 0
  • 海军军官 Grace 设计了编程语言 A-0 ，并开发出了第一个编译器

编译器 Compiler

  • 功能：将高级语言转换成低级语言（汇编语言或者机器码）。一行高级编程语言 可能会转成几十条二进制指令

FORTRAN

  • 全称：Formula Translation，即 公式翻译
  • 来源：IBM，1957.

  • 优点：高级编程语言，使得编程更容易。主宰了早期计算机编程。平均来说，FORTRAN 写的程序，比等同的手写汇编代码短 20 倍

    FORTRAN 项目总监 John Backus 说过：“我做的大部分工作都是因为懒，我不喜欢写程序，所以我写这门语言，让编程更容易”

  • 缺点：最初 FORTRAN 代码只能跑在 IBM 计算机上，如果更换计算机，可能要重新所有代码

COBAL

  • 全称：Common Business-Oriented Language, or COBOL 普通面向商业语言，1959.
  • 优点：通用编程语言，可以在不同机器上通用
  • 特点：为了兼容不同底层硬件，每个计算架构需要一个 COBOL 编译器，这些编译器都可以接收相同 COBOL 代码，转换成各个计算机能识别执行的机器码，即”一次编写，到处运行“
  • 如今大多数编程语言都是如此，不必接触 CPU 特有的汇编码和机器码

新编程语言的发展

  • 1960年代：ALGOL, LISP 和 BASIC
  • 1970年代：Pascal，C 和 Smalltalk
  • 1980年代：C++，Objective-C 和 Perl
  • 1990年代：Python，Ruby 和 Java
  • 2000+：Swift, C#, Go

编程语言，让程序员脱离底层硬件细节，专注于解决问题。