Какой язык понимает компьютер
Обновлено: 21.11.2024
Понимать более низкие и более высокие уровни инструкций по программированию. Понимание компиляторов, компиляции, компоновки и развертывания.
На аппаратном уровне компьютеры понимают один язык, называемый машинным языком (также называемый объектным кодом). Это набор инструкций, поддерживаемых аппаратным обеспечением процессора компьютера, и он специфичен для каждого типа процессора. Этот язык объектного кода является числовым по своей природе и выражается в двоичном коде, который представляет собой числовое кодирование, состоящее только из 1 и 0 (основание 2). Программировать в двоичном формате очень утомительно, поэтому были созданы языки более высокого уровня, чтобы упростить создание программ. В языке более высокого уровня вы используете синтаксис, похожий на английский и более простой для понимания, чтобы выразить то, что вы хотите, чтобы компьютер делал. Задачей языка более высокого уровня является перевод этих письменных инструкций в двоичный объектный код для выполнения компьютером. На самом деле, когда программный файл создается на языке более высокого уровня, он будет содержать только двоичные инструкции для компьютера, а не ваш исходный код.
Обычно программист пишет инструкции на выбранном языке более высокого уровня, в нашем случае на Java, и эти инструкции или исходный код хранятся в текстовом виде в файле. Затем этот исходный файл передается программе, называемой компилятором, которая переводит исходный язык в объектный код в двоичной форме и записывает его в другой файл, называемый программой. Примером может служить файл .exe в Windows. Может быть дополнительный шаг, называемый связыванием, который представляет собой процесс объединения инструкций программиста с библиотеками инструкций, созданными кем-то другим. Иногда файл программы может быть отправлен на другой компьютер для выполнения. Это называется развертыванием.
Когда программа запускается на компьютере, операционная система компьютера открывает файл программы, считывает и выполняет найденные двоичные инструкции.
Точные шаги и процессы, предпринимаемые каждым языком для преобразования исходного кода в исполняемую программу, могут различаться, но всегда будут следовать этому общему набору шагов. Процесс преобразования исходного кода в программу, пригодную для использования на компьютере, называется компиляцией или компиляцией. Важно отметить, что компиляция — это одноразовая упаковка определенного набора исходного кода в программный файл. Если исходный код изменен программистом после компиляции, ранее скомпилированный программный файл будет представлять собой тот же набор исходного кода, который существовал во время компиляции. Чтобы использовать любые изменения, сделанные в исходном коде, программу необходимо перекомпилировать.
Чтобы общаться с компьютерами, нам нужны некоторые языки. Это компьютерные языки.
В основном существует три разных языка, с помощью которых мы можем разрабатывать компьютерные программы. И они —
- Язык машинного уровня
- Язык уровня ассемблера и
- Язык высокого уровня
Язык машинного уровня
Компьютер понимает только язык цифровой электроники. Цифровая электроника имеет дело с наличием и отсутствием напряжения. В компьютере есть две логики, которые могут играть свою роль. Эта логика –
- Положительная логика — здесь наличие напряжения будет обозначаться 1, а отсутствие напряжения будет обозначаться 0
- Отрицательная логика. Здесь наличие напряжения обозначается 0, а отсутствие напряжения обозначается 1.
Но очевидно, что компьютер может следовать любой логике одновременно, а не обеим логикам одновременно. Чтобы компьютер понял, программу можно написать, используя только 0 и 1. Данные также можно указать и представить, используя только 0 и 1. Такая программа называется программой машинного языка. Машинный язык был первым в эволюции языков компьютерного программирования. Компьютер напрямую понимает программу, написанную на машинном языке. В результате программа на машинном языке не требует никакого переводчика для преобразования из одной формы в другую. На самом деле, даже по сей день компьютеры в основном понимают только 0 и 1.
Язык уровня ассемблера
После языка машинного уровня следующим уровнем развития компьютерных языков стал язык ассемблера. Язык машинного уровня использует только двоичный язык. Но, с другой стороны, язык ассемблера использует мнемонику или символические инструкции вместо последовательности нулей и единиц. Например, мы можем считать, что для добавления регистров A и B в конкретном компьютере язык ассемблера использует мнемонику «ADD B» вместо 10001111. В языке ассемблера мы используем символические имена для обозначения адресов и данных. Ряд таких примеров рассматривается в последующих главах. Таким образом, написание программы на языке ассемблера имеет преимущества перед ее написанием на машинном языке.
Язык высокого уровня
Язык высокого уровня — это следующее развитие компьютерных языков.Примеры некоторых языков высокого уровня приведены ниже –
- PROLOG (для «ПРОГРАММИРОВАНИЯ LOGic»);
- FORTRAN (от «FORrmula TRANslation»);
- LISP (для «обработки LISt»);
- Паскаль (назван в честь французского ученого Блеза Паскаля).
Языки высокого уровня похожи на английский, но в них меньше слов, также известных как ключевые слова, и меньше двусмысленностей. Каждый язык высокого уровня будет иметь свой собственный синтаксис и ключевые слова. Значение слова «синтаксис» — грамматика.
Коды языков высокого уровня записываются в форме, понятной человеку. Компьютеры понимают только машинный код — они не понимают код языка высокого уровня.
Любой код языка программирования высокого уровня должен быть преобразован в исполняемый код. Исполняемый код, также известный как машинный код, представляет собой комбинацию двоичного кода 0 и 1.
Давайте посмотрим, как код высокого уровня преобразуется в машинный код.
Препроцессор
Это первый этап перед компиляцией. Он также известен как макропроцессор. Эта фаза включает удаление комментариев, расширение макросов, расширение включенных файлов и условную компиляцию. Затем предварительно обработанный временный вывод сохраняется в файле с расширением «.i».
Компиляция предварительно обработанного файла
На этапе компиляции в действие вступает компилятор. Он принимает временный предварительно обработанный файл «filename.i», сгенерированный препроцессором, и выполняет некоторые задачи. Он проверяет любые синтаксические ошибки и переводит файл в файл языка ассемблера. После компиляции он генерирует промежуточный код на ассемблере и сохраняет его как файл «filename.s». Ниже приведен пример простой программы Hello World на C и ассемблере.
При компиляции компилятор преобразует приведенный выше код в следующий ассемблерный код.
Язык ассемблера
Язык ассемблера – это низкоуровневый язык программирования, зависящий от процессора или аппаратного обеспечения. Его можно создать путем компиляции языка высокого уровня, но программист может программировать непосредственно на языке ассемблера. Инструкции по сборке отличаются от аппаратного обеспечения к аппаратному, но в основном они одинаковы для разных процессоров и аппаратных средств. Ниже приведены некоторые инструкции по сборке процессора x86.
- MOV – перемещение данных из одного места в другое.
- ДОБАВИТЬ – добавить два значения
- SUB – вычесть значение из другого значения
- PUSH – поместить данные в стек.
- POP – извлечь данные из стека.
- JMP – перейти в другое место
- INT — прервать процесс
Каждый процессор имеет свой набор инструкций, которые указаны в техническом описании процессора
Мнемоника
В языке ассемблера мнемоники используются для указания кода операции, часто называемого кодом операции, который представляет инструкцию на языке операционной машины. Затем мнемоники транслируются ассемблером для генерации объектного кода. Например, мнемоника SUB используется в ассемблере для вычитания одного операнда из другого в памяти.
Ассемблер
На этом этапе ассемблер переводит сборку в объектный код. Ассемблер — это инструмент, который переводит ассемблерный код в машинный код. Ассемблер преобразует ассемблерный код, созданный в процессе компиляции, в 0 и 1, которые могут быть распознаны процессором или оборудованием.
Линкер
Компоновщик связывает все объектные файлы вместе в один объектный файл вместе с кодом, реализующим библиотечные функции (например, printf), и создает окончательный файл исполняемого кода, который затем можно выполнить. Связывание в основном включает в себя разрешение ссылок на внешние символы.
Машинные коды не очень удобны для человека, и людям очень трудно их читать или писать, поскольку они состоят только из нулей и единиц. программисты, которые пишут программы для оборудования и процессоров, обычно используют язык ассемблера. Ассемблер — это удобочитаемая форма машинных кодов, в которой инструкции представляют машинные коды 0 и 1.
Языки компьютерного программирования позволяют нам давать инструкции компьютеру на языке, который компьютер понимает. Так же, как существует множество языков, основанных на человеке, существует множество языков компьютерного программирования, которые программисты могут использовать для связи с компьютером.Часть языка, которую может понять компьютер, называется «двоичной». Перевод языка программирования в двоичный код известен как «компиляция». Каждый язык, от языка C до Python, имеет свои особенности, хотя во многих случаях между языками программирования есть общие черты.
Эти языки позволяют компьютерам быстро и эффективно обрабатывать большие и сложные объемы информации. Например, если человеку дается список рандомизированных чисел от одной до десяти тысяч и его просят расположить их в порядке возрастания, есть вероятность, что это займет значительное время и будет содержать некоторые ошибки.
Сегодня в отрасли используются десятки языков программирования. Ниже мы собрали обзоры 12 наиболее важных, актуальных и востребованных языков.
Лучшие онлайн-программы
Изучите интересующие вас программы с высокими стандартами качества и гибкостью, необходимыми для перехода на новый уровень карьеры.
Питон
Python – это продвинутый интерпретируемый, объектно-ориентированный язык программирования, основанный на гибкой и надежной семантике.
Кто его использует?
Основные организации: Google, Pinterest, Instagram, YouTube, DropBox, NASA, ESRI. Специализации и отрасли: разработка веб-сайтов и Интернета (фреймворки, микрофреймворки и передовые системы управления контентом); научные и числовые вычисления; настольные графические пользовательские интерфейсы (GUI)
Что делает обучение важным?
Python позволяет быстро интегрировать системы в качестве языка сценариев или связующего языка. Он также подходит для быстрой разработки приложений (RAD).
- В игре Civilization 4 вся внутренняя логика, включая ИИ, реализована на Python.
- NASA использует Python в своей интегрированной системе планирования в качестве стандартного языка сценариев.
- Возможности:
- Простой в освоении и легко читаемый.
- Связанные веб-платформы для разработки веб-приложений
- Бесплатный интерпретатор и стандартная библиотека доступны в виде исходного кода или двоичного кода на основных платформах
С чего все началось?
Python был разработан в конце 1980-х годов в CWI в Нидерландах и впервые выпущен для широкой публики в 1991 году.
Форумы
Java – это объектно-ориентированный язык программирования высокого уровня общего назначения с несколькими функциями, которые делают его идеальным для веб-разработки.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
-
, Java-разработчики
- Используется работодателями в сферах связи, образования, финансов, здравоохранения, гостиничного бизнеса, розничной торговли и коммунальных услуг.
Что делает обучение важным?
Java используется для разработки приложений корпоративного уровня для видеоигр и мобильных приложений, а также для создания веб-приложений с JSP (Java Server Pages). При использовании в Интернете Java позволяет загружать апплеты и использовать их через браузер, который затем может выполнять функцию, обычно недоступную.
- Программы, которые используют или написаны на Java, включают Adobe Creative Suite, Eclipse, Lotus Notes, Minecraft и OpenOffice.
- Java является основной основой для разработки приложений для Android.
- Возможности:
- Переносимость приложений
- Надежный интерпретируемый язык
- Обширная сетевая библиотека
С чего все началось?
Первоначально известная как Oak, Java была разработана в 1990 году компанией Sun Microsystems для расширения возможностей языка C++. Java был разработан по принципу WORA (Write Once Run Anywhere). Этот язык был представлен общественности в 1995 году и в настоящее время принадлежит Oracle.
Ruby/Ruby on Rails
Ruby — это объектно-ориентированный язык сценариев с открытым исходным кодом, который можно использовать независимо или как часть веб-фреймворка Ruby on Rails.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Разработчики Ruby on Rails, инженеры-программисты, инженеры по обработке данных
- Используется работодателями в сфере технологий, инженерии, профессиональных услуг, дизайна, науки и контроля качества.
Что делает обучение важным?
Ruby используется для моделирования, 3D-моделирования, а также для управления и отслеживания информации.
- Basecamp, Amazon, Twitter и Groupon были созданы с использованием Ruby on Rails.
- НАСА использует Ruby для моделирования.
- Возможности:
- Бесплатно использовать, копировать, изменять и распространять
- Интуитивно понятный и гибкий язык
- Полностью объектно-ориентированный (возможность использовать цепочку методов)
С чего все началось?
Разработанный в 1995 году, создатель Ruby описал его как "простой на вид, но очень сложный внутри, как наше человеческое тело".
Форумы
HTML (язык гипертекстовой разметки)
HTML — это стандартный язык разметки, используемый для создания веб-страниц. он обеспечивает правильное форматирование текста и изображений (с использованием тегов), чтобы интернет-браузеры могли отображать их так, как они должны выглядеть.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Веб-разработчики, технические редакторы, дизайнеры электронной почты, инженеры-программисты.
- Используется работодателями в сфере информационных технологий, проектирования, дизайна, профессиональных услуг, менеджмента, маркетинга, обслуживания клиентов и продаж.
Что делает обучение важным?
HTML используется для создания электронных документов (страниц), отображаемых в Интернете. Посетите любую страницу, и вы увидите пример HTML в действии.
- Разнообразие и сложность структуры и внешнего вида современных сайтов стали возможными благодаря HTML.
- Возможности:
- Простота в использовании и изучении основ HTML.
- Бесплатно и доступно
- Доступно несколько версий
С чего все началось?
HTML был создан физиком Тимом Бернерсом-Ли в 1990 году, чтобы ученые могли обмениваться документами в Интернете. До этого все сообщения отправлялись с использованием обычного текста. HTML сделал возможным «обогащенный» текст (т. е. форматирование текста и визуальные изображения).
Форумы
JavaScript
JavaScript — это клиентский язык программирования, который запускается внутри клиентского браузера и обрабатывает команды на компьютере, а не на сервере. Обычно он помещается в файл HTML или ASP. Несмотря на свое название, JavaScript не связан с Java.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Разработчики JavaScript, веб-разработчики, инженеры-программисты
- Используется работодателями в сфере информационных технологий, проектирования, дизайна, маркетинга, финансов и здравоохранения.
Что делает обучение важным?
JavaScript в основном используется в веб-разработке для управления различными элементами страницы и придания им большей динамики, включая возможность прокрутки, печать времени и даты, создание календаря и другие задачи, которые невозможно выполнить с помощью простого HTML. Его также можно использовать для создания игр и API.
- Агентство Cyber-Duck в Великобритании использует общедоступные API, созданные с помощью JavaScript, для сбора данных о преступности и предоставления пользователям возможности просматривать информацию о местности.
- Карта твитов, созданная Питом Смартом и Робом Хоуксом с помощью JavaScript, представляет собой карту мира, размеры которой пропорциональны количеству твитов.
- Возможности:
- Основные функции просты в освоении.
- Несколько фреймворков
- Пользователи могут ссылаться на JQuery, комплексную библиотеку Javascript.
С чего все началось?
JavaScript был разработан Netscape и первоначально назывался LiveScript, а в 1995 году стал JavaScript.
Форумы
Язык С
C Language – это структурно-ориентированный язык программирования среднего уровня, который в основном используется для разработки низкоуровневых приложений.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Разработчики программного обеспечения, компьютерные инженеры, бизнес-аналитики и системные аналитики, администраторы ИТ и веб-контента, инженеры встроенного программного обеспечения.
- Используется работодателями в сфере информационных технологий, инженерии, менеджмента, здравоохранения и профессиональных услуг.
Что делает обучение важным?
Язык C используется для разработки системных приложений, интегрированных в такие операционные системы, как Windows, UNIX и Linux, а также во встроенное программное обеспечение. Приложения включают графические пакеты, текстовые процессоры, электронные таблицы, разработку операционных систем, системы баз данных, компиляторы и ассемблеры, сетевые драйверы и интерпретаторы.
- Системы TAO Facebook программируются в основном на языке C.
- Большинство драйверов устройств по-прежнему разрабатываются с использованием языка C.
- Возможности:
- Простой в освоении; нужно освоить только 32 ключевых слова.
- Легко писать системные программы, такие как компиляторы и интерпретаторы
- Основной язык для начинающих
С чего все началось?
Форумы
C++ — это объектно-ориентированный язык программирования общего назначения среднего уровня, являющийся расширением языка C, что позволяет писать код C++ в «стиле C». В некоторых ситуациях кодирование можно выполнять в любом формате, что делает C++ примером гибридного языка.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Инженеры-программисты C++, разработчики программного обеспечения C++, инженеры встроенных систем, программисты-аналитики
- Используется работодателями в сфере информационных технологий, проектирования, профессиональных услуг, дизайна, контроля качества и управления.
Что делает обучение важным?
Язык C++ используется для создания компьютерных программ и упакованного программного обеспечения, такого как игры, офисные приложения, графические и видеоредакторы и операционные системы.
- Операционная система Blackberry разработана с использованием C++.
- Новейший пакет Microsoft Office был разработан с использованием C++.
- Возможности:
- Часто это первый язык программирования, которому обучают в колледже.
- Механизм быстрой обработки и компиляции
- Надежная стандартная библиотека (STL)
С чего все началось?
Выпущенный в 1983 году и часто считающийся объектно-ориентированной версией языка C, C++ был создан для компиляции компактного и эффективного кода, а также для предоставления высокоуровневых абстракций для более эффективного управления крупными проектами разработки.
Форумы
Кто его использует?
Что делает обучение важным?
- Используется для разработки широкого спектра программных приложений, сопровождающих интегрированную среду разработки Visual Studio.
- Единственный язык, используемый Windows Presentation Foundation (WPF).
- Возможности:
- Схож с Java по возможностям
- Идеально подходит для начинающих.
- Подход для работы с приложениями Microsoft
С чего все началось?
Форумы
Цель-C
Objective-C — это простой объектно-ориентированный язык общего назначения. Он использует систему передачи сообщений, заимствованную из языка Smalltalk; когда объекту в Objective-C отправляется сообщение, он может проигнорировать или переслать другому объекту, а не возвращать значение.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Администраторы ИТ и веб-контента, разработчики мобильных устройств iOS и Android, инженеры-программисты
- Используется работодателями в сфере информационных технологий, инженерии, менеджмента, здравоохранения и дизайна.
Что делает обучение важным?
Objective-C в основном используется разработчиками для создания приложений для iOS и OS X.
- От всего, от Twitter и Facebook до Wells Fargo и Mint, Objective-C является наиболее часто используемым языком для написания программ для продуктов Apple.
- Функции
- Более гибкие возможности динамического ввода
- Часто используется вместе с такими платформами, как Cocoa или Cocoa Touch.
- Отличный первый язык для начинающих программистов
С чего все началось?
Objective-C был разработан в Apple в 1983 году для устранения недостатков (в частности, отсутствия объектной ориентации) языка C. Он был лицензирован NeXT в 1988 году.
Форумы
PHP (препроцессор гипертекста)
PHP – это язык сценариев с открытым исходным кодом, предназначенный для создания динамических веб-страниц, эффективно работающих с базами данных. Он также используется как язык программирования общего назначения.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Разработчики PHP, инженеры-программисты PHP
- Используется в разных отраслях, включая информационные технологии, проектирование, дизайн, профессиональные услуги, здравоохранение, менеджмент и финансы.
Что делает обучение важным?
PHP в основном используется вместе с динамическими веб-сайтами с большим объемом данных для сбора данных форм. Он также используется в разработке приложений для создания динамического содержимого страницы.
- PHP является частью платформы LAMP, используемой Facebook и Yahoo.
- Такие платформы, как Joomla, WordPress и Drupal, используют язык PHP.
- Возможности:
- Прост в освоении (так же просто, как встроить код в HTML)
- Бесплатно и с открытым исходным кодом
- Можно использовать во всех основных операционных системах и веб-серверах.
С чего все началось?
PHP был выпущен в 1995 году как серверный язык сценариев, который обрабатывается на сервере и превращается в веб-сайт в простом HTML.
Форумы
SQL (язык структурированных запросов)
SQL – это язык запросов к базе данных (а не язык разработки), который позволяет добавлять контент в базу данных, получать к нему доступ и управлять им. Это язык, который позволяет программистам выполнять общепринятую аббревиатуру CRUD (создать, прочитать, обновить, удалить) в базе данных.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Разработчики SQL-серверов, тестировщики баз данных, разработчики программного обеспечения, администраторы баз данных
- Используется в таких отраслях, как информационные технологии, проектирование, проектирование, управление, профессиональные серверы, бизнес и финансы.
Что делает обучение важным?
SQL взаимодействует с серверной базой данных веб-приложения. Это «стандартный де-факто» язык баз данных, который всегда используется в сочетании с другим языком программирования. Программы SQL реализованы как способ для предприятий и организаций получать доступ к информации, хранящейся в их базах данных, и управлять ею.
- Системы управления реляционными базами данных, использующие SQL, включают MySQL (от Oracle), Sybase, Microsoft SQL Server и другие.
- Возможности:
- Простой синтаксис
- Бесплатный и легкодоступный
С чего все началось?
SQL был разработан в Исследовательском центре IBM в 1974 году и первоначально назывался SEQUEL. Первая коммерческая версия была представлена в 1979 году компанией ORACLE.
Форумы
Быстро
Swift – это новейший мультипарадигмальный язык программирования Apple с открытым исходным кодом для приложений iOS и OS X. Swift объединяет именованные параметры и объектно-ориентированную модель Objective-C, а также расширенный компилятор, отладчик и инфраструктуру платформы.
Кто его использует?
- Профессии и отрасли:
- Разработчики платформы Swift, разработчики мобильных приложений для iOS, разработчики программного обеспечения, старшие программисты, инженеры данных
- Информационные технологии, проектирование, проектирование, управление и профессиональные услуги
Что делает обучение важным?
Swift в основном используется разработчиками для создания приложений для iOS и OS X.
- Dow Jones переписывает разделы своего мобильного приложения Wall Street Journal с помощью Swift.
- Компания Getty Images создала ориентированное на потребителя приложение Stream с использованием Swift.
- Возможности:
- Поддерживает «игровые площадки», функцию, которая позволяет программистам экспериментировать и сразу видеть результаты.
- Легкий для понимания синтаксис
- Идеально подходит для написания готового кода.
С чего все началось?
Swift, основанный на языке программирования Objective-C, был представлен на Всемирной конференции разработчиков Apple (WWDC) в 2014 году. Новейшая версия, Swift 2, была выпущена как язык с открытым исходным кодом в 2015 году.
Форумы
Рекомендуемое чтение
Просмотреть отобранные программы на получение степени
Расскажите, в чем вы хотели бы специализироваться, и узнайте, какие учебные заведения предлагают программу обучения, которая поможет вам изменить мир.
Читайте также: