1.3.3 程序设计语言
1.电脑的指令
人们要利用电脑来解决具体的问题,是通过一连串电脑指令来完成的,这个指令序列就是程序。一条指令规定电脑执行一个最基本的操作,一种电脑所能识别的一组不同指令的集合称为该种电脑的指令集或指令系统。指令完全是用二进制数表示的,指令系统包括以下类型的指令:
(1)数据处理指令
数据处理指令用于对数据进行算术运算、逻辑运算、移位和比较操作。
(2)数据传送指令
数据传送指令用于在存储器、寄存器、微处理器等设备间进行数据传送。
(3)程序控制指令
程序控制指令用于进行条件转移、无条件转移、转子程序、暂停等操作。
(4)状态管理指令
状态管理指令用于中断、屏蔽中断等操作。
一串指令的有序集合就是程序,一个程序规定电脑完成一项完整的任务。程序设计语言是软件系统的重要组成部分,一般可分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。
2.机器语言
前面介绍的电脑指令就是机器语言。机器语言是最低层的电脑语言,它的每一条指令都是二进制形式的指令代码。用机器语言编写的程序,电脑硬件可以直接识别,因此它的执行速度比较快,基本上充分发挥了电脑的速度性能。
机器语言存在两个问题。第一个问题是用机器语言编写程序很不方便,阅读这种程序也很吃力;第二个问题是不同的电脑硬件(主要是CPU)其机器语言是不同的,因此,针对一种电脑所编写的机器语言程序不能在另一种电脑上运行。
3.汇编语言
机器语言程序的不易编制与阅读促进了汇编语言的发展。为了便于理解和记忆,人们采用能反映指令功能的英文缩写助记符来表达电脑语言,这种符号化的机器语言就是汇编语言。
汇编语言采用助记符,比机器语言直观,容易记忆和理解。因此汇编语言程序比机器语言程序易读,易检查,易修改。另外汇编语言与机器语言一般是一一对应的,因此汇编语言与机器有关,其程序的执行效率仍然比较高,但程序可移植性较差。
用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序,机器无法直接执行,要用电脑配置好的汇编程序把它翻译成机器语言表达的目标程序,机器才能执行。这个翻译过程称为汇编。
4.高级语言
机器语言和汇编语言都是面向机器的语言,虽然其程序的执行效率高,但它们对机器依赖性大,编写程序效率却很低,编制好的程序通用性差。
高级语言是一种不依赖具体电脑类型,与机器指令系统表面无关,描述方法接近人们对求解问题的表达方式,易于书写与掌握的程序设计语言。
高级语言一经诞生,就得到了迅速的发展。目前广泛应用的高级语言有BASIC、FORTRAN、PASCAL、C、JAVA等等。所有的高级语言具有以下共同特点:
(1)它们独立于具体电脑,即使用高级语言完全不必知道所用电脑的机器指令系统。
(2)高级语言中的一条可执行的语句包含许多条机器指令。
(3)用高级语言编制的程序可移植性好,不需要经过太大的修改,就可以在其他类型的机器上运行。
(4)所有高级语言编写的程序(称为源程序)都要通过编译程序翻译成机器语言表达的目标程序后才能被电脑执行,或者通过解释程序边解释边执行。
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