机器语言,汇编语言和编译器
举例说明语言的层级关系
举例说明语言的层级关系语言的层级关系是指不同语言之间的包含关系,即上位语言包含下位语言。
在计算机科学中,语言的层级关系通常通过语言的表达能力和语法规则的复杂程度来划分。
1. 机器语言和汇编语言:机器语言是计算机能够直接执行的二进制指令,而汇编语言是机器语言的助记符表示,与具体的计算机硬件相关。
2. 高级语言和低级语言:高级语言是相对于机器语言和汇编语言而言的,它更加接近人类自然语言,能够通过编译器或解释器转化为机器语言执行。
低级语言则是直接操作计算机硬件的语言,如汇编语言。
3. 编程语言和标记语言:编程语言是用于编写计算机程序的形式化语言,如C、Python等。
标记语言则是用于描述文档结构和样式的语言,如HTML、XML等。
4. 声音语言和视觉语言:声音语言是通过声音进行交流的语言,如英语、汉语等。
视觉语言则是通过视觉符号进行交流的语言,如手语、图形符号等。
5. 自然语言和人工语言:自然语言是人类日常交流和思维的语言,如英语、汉语等。
人工语言则是专门为特定领域或目的而设计的语言,如数学符号、计算机语言等。
6. 语义语言和句法语言:语义语言是通过词汇和语法来表达意义的语言,如自然语言。
句法语言则是通过语法规则和结构来表达意义的语言,如数学符号、编程语言等。
7. 逻辑语言和描述语言:逻辑语言是用于表达逻辑思维和推理的语言,如谓词逻辑、一阶逻辑等。
描述语言则是用于描述事物特性和关系的语言,如OWL、RDF等。
8. 形式语言和自然语言:形式语言是由精确的语法规则定义的语言,如数学符号、编程语言等。
自然语言则是自然演化而来的语言,不受人为规则限制。
9. 交互语言和传播语言:交互语言是用于交流和互动的语言,如对话、聊天等。
传播语言则是用于传递信息和思想的语言,如新闻报道、广告宣传等。
10. 专业语言和通用语言:专业语言是特定领域或行业所使用的语言,如医学术语、法律术语等。
通用语言则是适用于各个领域和场景的语言,如普通话、英语等。
机器语言、汇编语言、高级语言的特点
机器语言、汇编语言、高级语言的特点随着计算机技术的发展,不同层次的编程语言应运而生。
在一定程度上,它们代表了人们对于编程语言的不同需求和对计算机在不同领域的应用的不同期望。
从最底层的机器语言,到中层的汇编语言,再到高层的高级语言,每一种编程语言在特点和使用场景上都有着不同的优势和限制。
本文将分别介绍机器语言、汇编语言和高级语言的特点。
一、机器语言机器语言也被称为二进制代码或指令集,它是计算机指令的最低层次的表示形式。
机器语言使用二进制数码来表示指令的操作码和操作数,它们在计算机中被识别为电子开关(0或1)。
机器语言是计算机硬件可以直接识别并执行的语言,它是计算机的内部语言,以二进制编码的形式编写,需要极高的技术水平,通常只有硬件设计师和系统程序员才能编写。
机器语言的特点是最接近计算机底层,执行效率极高,能够直接访问计算机的硬件资源,也精细控制硬件的操作。
它能够保证计算机的稳定性和可靠性,也可以根据硬件调整程序的性能。
但是,由于机器语言难以理解和编写,程序员需要掌握一些高度抽象的知识,所以编写程序的效率非常低,因此难以开发复杂的应用程序。
此外,不同的计算机硬件使用的机器语言有所不同,在程序移植和开发的过程中也会遇到一些困难。
二、汇编语言汇编语言是机器语言的文本表示形式。
与机器语言相比,汇编语言对程序员更加友好,使用人类可以理解的符号来代替机器代码的混乱二进制串。
程序员可以使用一些助记符和符号来表示指令和操作数,如MOV(数据传送指令)、ADD(加法指令)等等。
每个助记符都被赋予了一个不同的二进制码,通过汇编器将汇编代码转换为机器码后,计算机硬件就可以识别并执行。
汇编语言的特点是比机器语言容易理解和编写,可以优化硬件的操作,有更多的汇编指令可以使用。
同时,汇编语言可以使用宏定义,支持二次开发,便于用户自定义开发程序。
然而,与机器语言相比,汇编语言的可移植性也相对较差,需要针对不同的硬件平台进行调试。
什么是编译器
什么是编译器?编译器是一种将高级语言代码转换成机器语言的软件工具。
它是计算机科学中的一个重要概念,用于将人类可读的代码转换为计算机可执行的指令。
编译器的主要功能是将源代码(如C、C++、Java等高级语言)转换为目标代码(如汇编语言或机器语言)。
这个转换过程被称为编译。
编译器分为多个阶段,每个阶段都完成了特定的任务,最终生成可执行的目标文件。
编译器的工作流程通常包括以下几个步骤:1. 词法分析(Lexical Analysis):将源代码分解为一个个词法单元(Token),如关键字、标识符、运算符等。
词法分析器扫描源代码,识别和分类各个词法单元。
2. 语法分析(Syntax Analysis):将词法分析得到的词法单元组织成语法树(Parse Tree)或抽象语法树(Abstract Syntax Tree)。
语法分析器根据语法规则检查源代码的语法正确性,并生成中间表示。
3. 语义分析(Semantic Analysis):对中间表示进行语义检查,确保源代码的语义正确性。
语义分析器会检查变量的声明和使用、类型匹配、函数调用等语义相关的问题。
4. 中间代码生成(Intermediate Code Generation):将语法分析和语义分析得到的中间表示转化为一种中间代码,如三地址码或虚拟机代码。
中间代码是一种抽象的表示形式,比源代码更接近于机器语言。
5. 代码优化(Code Optimization):对中间代码进行优化,以提高程序的性能和效率。
代码优化器尝试通过改变代码结构、减少计算和存储等方式来减少程序的执行时间和空间消耗。
6. 目标代码生成(Code Generation):将优化后的中间代码转换为机器语言或特定硬件平台的汇编语言。
目标代码生成器会根据目标机器的架构和指令集生成相应的机器代码。
7. 符号表管理(Symbol Table Management):编译器会维护一个符号表,用于存储变量、函数和其他标识符的信息。
说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别和联系
说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别和联系
高级语言、汇编语言和机器语言是计算机程序设计的不同层次。
它们的差别和联系如下:
差别:
1. 抽象程度的不同:高级语言对计算机硬件的抽象程度最高,其代码更接近自然语言;汇编语言对计算机硬件的抽象程度较高,其代码更接近机器语言;机器语言直接与计算机硬件交互,代码为二进制位和十六进制数字。
2. 代码可读性的不同:高级语言的代码更易于阅读和理解,汇编语言和机器语言的代码更难阅读和理解。
3. 编写难度的不同:高级语言的编写难度较低,汇编语言和机器语言编写的难度较高。
联系:
1. 存在相互转换的可能:高级语言可以通过编译器转换为汇编语言,汇编语言可以通过汇编器转换为机器语言。
2. 三者都可以用来编写计算机程序。
3. 三者都需要通过计算机中央处理器(CPU)的指令来执行程序。
计算机语言分为哪三类
计算机语言分为哪三类计算机语言是一种用于人机交流的工具,它是人类与计算机之间互相理解和沟通的桥梁。
计算机语言可以分为三类:机器语言、汇编语言和高级语言。
一、机器语言(Machine Language)机器语言是计算机可以直接执行的二进制代码。
它由0和1组成的位模式,代表不同的计算机指令和数据。
机器语言的执行速度非常快,因为它与计算机的硬件结构直接交互。
但是,机器语言非常难以理解和编写,因为它对人类来说是不直观且晦涩的。
机器语言是计算机内部运行的编码方式,它通过编码和解码方式将人类可理解的指令翻译成二进制形式。
计算机的中央处理器(CPU)可以理解和执行机器语言。
机器语言非常底层,它与计算机的硬件细节紧密相关。
每种计算机架构都有自己的机器语言。
二、汇编语言(Assembly Language)汇编语言是对机器语言的符号化表示。
它使用助记符(mnemonic)代替了二进制的位模式,使得程序的编写和阅读更容易理解。
每个助记符都对应着一条机器语言指令,与机器语言一一对应。
汇编语言的编写和阅读相对机器语言来说更加容易,因为它使用了更加可读的符号表示法。
汇编语言的编译器将汇编语言程序翻译成对应的机器语言程序,然后由计算机执行。
通过使用汇编语言,程序员可以直接控制和操作计算机的硬件资源,如寄存器、内存等。
汇编语言相对机器语言来说更加高级,但仍然比较底层。
汇编语言程序的编写需要对特定计算机架构的硬件细节有一定的了解。
三、高级语言(High-level Language)高级语言是一种比较接近人类自然语言的计算机程序设计语言,它是在机器语言和汇编语言之上的更高级的抽象。
高级语言使用英语、中文等常用语言的单词和语法结构,使得程序的编写更加简单和易懂。
高级语言将复杂的底层计算任务封装成相对简单的语句和函数,使得程序员可以更加专注于算法和逻辑的实现,而不需要过多关注底层细节。
高级语言具有跨平台特性,可以在不同的计算机和操作系统上运行。
简述编译程序的主要构成成分及各自的主要功能
简述编译程序的主要构成成分及各自的主要功能编译程序是将高级语言代码转换为机器语言代码的程序。
它主要由以下几个构成成分组成:预处理器、编译器、汇编器、链接器和加载器。
每个构成成分都有其独特的功能,下面将详细介绍。
一、预处理器预处理器是编译程序的第一个阶段,主要负责对源代码进行预处理。
它会根据源代码中的指令,进行宏替换、条件编译、头文件包含等操作,生成新的源代码文件。
这些操作可以使得源代码更加规范化和易于维护。
二、编译器编译器是编译程序的核心部分,主要负责将高级语言代码转换为汇编语言代码。
它会对源代码进行语法分析和语义分析,并生成对应的中间代码。
然后将中间代码转换为汇编语言代码,并生成目标文件。
三、汇编器汇编器是将汇编语言代码转换为机器语言代码的工具。
它会读取目标文件中的汇编码,并将其转换为机器码。
同时还会生成符号表和重定位表等辅助信息,以便后续链接操作使用。
四、链接器链接器主要负责将多个目标文件合并成一个可执行文件。
在这个过程中,它会将各个目标文件中的符号进行链接,并解决符号重定义问题。
同时还会进行地址重定位和库函数的链接等操作。
五、加载器加载器是将可执行文件加载到内存中并执行的程序。
它会将可执行文件从磁盘读取到内存中,并根据可执行文件中的指令进行相应的操作。
例如,初始化程序堆栈、分配内存空间等。
综上所述,编译程序是由预处理器、编译器、汇编器、链接器和加载器等构成成分组成的。
每个构成成分都有其独特的功能,在整个编译过程中起着不可或缺的作用。
通过这些构成成分的协同工作,我们可以将高级语言代码转换为机器语言代码,并最终实现程序的运行。
计算机语言 名词解释(一)
计算机语言名词解释(一)计算机语言名词解释1. 编程语言编程语言是用来编写计算机程序的一种形式化语言。
它定义了一套规则和结构,程序员可以根据这些规则使用语言来编写代码。
常见的编程语言包括C、Java、Python等。
2. 机器语言机器语言是计算机可以直接执行的语言,它由二进制代码组成,以0和1表示指令和数据。
机器语言是编程语言中最低级别的一种,也是最接近计算机硬件的一种语言。
例子:3. 汇编语言汇编语言是用符号代表机器语言指令的低级语言。
它使用助记符和符号来表示指令,相比机器语言更接近人类的思维方式。
汇编语言还需要通过汇编器将其转换为机器语言才能被计算机执行。
例子:MOV AX, 5ADD AX, 34. 高级语言高级语言是相对于机器语言和汇编语言而言的,它更接近人类自然语言,使用更易于理解和编写的语法结构。
高级语言通常需要通过编译器或解释器将其转换成机器语言才能被计算机执行。
例子:x = 5y = x + 35. 编译编译是将高级语言代码转换为机器语言的过程。
编译器会对代码进行词法分析、语法分析、语义分析等处理,生成目标机器代码。
编译后的代码可以直接被计算机执行,执行效率较高。
6. 解释解释是将高级语言代码逐行转换成机器语言并执行的过程。
解释器会逐行解释并执行代码,无需生成目标机器代码。
解释型语言的执行速度较慢,但更加灵活,适用于快速开发和调试。
7. 数据类型数据类型是编程语言中用于定义数据的种类和操作的属性。
常见的数据类型包括整数、浮点数、字符串、布尔值等。
不同类型的数据在计算机中占据的内存空间和表示方式是不同的。
例子: - 整数类型:int x = 5 - 浮点数类型:float y = - 字符串类型:string name = “John” - 布尔类型:bool isTrue = true8. 变量变量是用来存储和表示数据的一种命名内存单元。
在程序中,可以通过给变量赋值和读取变量的值来操作数据。
汇编语言编译器
汇编语言编译器汇编大多是指汇编语言,汇编程序。
把汇编语言翻译成机器语言的过程称为汇编。
在汇编语言中,用助记符(Memoni)代替操作码,用地址符号(Symbol)或标号(Label)代替地址码。
这样用符号代替机器语言的二进制码,就把机器语言变成了汇编语言。
于是汇编语言亦称为符号语言。
用汇编语言编写的程序,机器不能直接识别,要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言,这种起翻译作用的程序叫汇编程序,汇编程序是系统软件中语言处理的系统软件。
汇编语言是一种以处理器指令系统为基础的低级语言,采用助记符表达指令操作码,采用标识符表示指令操作数。
作为一门语言,对应于高级语言的编译器,需要一个“汇编器”来把汇编语言原文件汇编成机器可执行的代码。
常用的高级语言编译器有Microsoft公司的MASM系列和Borland公司的TASM系列编译器,还有一些小公司推出的或者免费的汇编软件包等。
MASM是Microsoft公司推出的汇编编译器。
它的版本从低到高经过了很多次的升级(微软的通病,升级补丁多如牛毛)。
每次升级除了例行的错误修正外都增加了一些新的功能,以至于到最后高版本和低版本的语法和功能相差很多,向下兼容性也不好。
低版本的MASM固然无法编译高版本的源程序,但高版本的MASM也可能无法正常编译低版本的源程序,如MASM 4.0写的源程序常常无法在MASM 6.x上编译成功。
在使用MASM系列编译器时,如果不先搞清楚特定的语法和编译选项可以在哪个版本上用,编译中就会错误连篇。
所以在这里有必要了解一下MASM各版本的演变过程。
下表列出了不同版本MASM编译器的区别。
版本简介MASM 4.00这是最先广泛使用的一个MASM版本,适用于DOS下的汇编编程。
它很精巧,但使用起来不是很智能化,需要用户自己一板一眼地写出所有的东西。
很多教科书上讲的8086汇编语法都是针对这个版本的,对程序员来说。
它只比用Debug方便一点点MASM 5.00MASM 5.00比4.00在速度上快了很多,并将段定义的伪指令简化为类似 .code与.data 之类的定义方式,同时增加了对80386处理器指令的支持,对4.00版本的兼容性很好MASM 5.10对程序员来说,这个版本最大的进步是增加了对@@标号的支持。
计算机语言分类:机器语言、汇编语言、标记语言、脚本语言、编程语言
计算机语⾔分类:机器语⾔、汇编语⾔、标记语⾔、脚本语⾔、编程语⾔⼀、计算机语⾔分类:1. 机器语⾔机器语⾔是计算机最原始的语⾔,是由0和1的代码构成,cpu在⼯作的时候只认识机器语⾔,即0和1的代码。
2. 汇编语⾔,即为⼀种,它⽤⼈类容易记忆的语⾔和符号来表⽰⼀组0和1的代码,例如AND代表加法。
3. 标记语⾔标记语⾔:是⼀种将⽂本以及⽂本相关的其他信息结合起来,展现出关于⽂档结构和数据处理细节的电脑⽂字编码。
与⽂本相关的其他信息(包括⽂本的结构和表⽰信息等)与原来的⽂本结合在⼀起,但是使⽤标记进⾏标识。
标记语⾔不仅仅是⼀种语⾔,就像许多语⾔⼀样,它需要⼀个运⾏时环境,使其有⽤。
4. 脚本语⾔(解释型语⾔)脚本语⾔:是为了缩短编程语⾔的“编写、编译、链接、运⾏”等过程⽽创建的计算机编程语⾔。
是⼀种⽤来解释某些东西的语⾔,⼜被称为扩建的语⾔,或者动态语⾔,⽤来控制软件应⽤程序,脚本通常以⽂本保存,只在被调⽤时进⾏解释或编译。
是为了缩短传统的编写-编译-链接-运⾏(edit-compile-link-run)过程⽽创建的计算机编程语⾔。
它的命名起源于⼀个脚本“screenplay”,每次运⾏都会使对话框逐字重复。
早期的脚本语⾔经常被称为批量处理语⾔或⼯作控制语⾔。
⼀个脚本通常是解释运⾏⽽⾮编译。
脚本语⾔通常都有简单、易学、易⽤的特性,⽬的就是希望能让程序员快速完成程序的编写⼯作。
各种动态语⾔,如ASP、PHP、CGI、JSP、JavaScript、VBScript等,都是。
1、脚本语法⽐较简单,⽐较容易掌握;2、脚本与应⽤程序密切相关,所以包括相对应⽤程序⾃⾝的功能;3、脚本⼀般不具备通⽤性,所能处理的问题范围有限。
5. 编程语⾔(⾼级语⾔、编译型语⾔)⾼级语⾔,它是在的基础上,采⽤接近于⼈类⾃然语⾔的单词和符号来表⽰⼀组低级语⾔程序,使编程变得更加简单,易学,且写出的程序可读性强。
编程语⾔(programming language):是⽤来定义计算机程序的形式语⾔。
几类计算机语言的区别及联系
的操作不是一般高级语言所能实现的,而且源程序经汇编生成的可执行文件不仅比较小,而且执行速度很快。
2)这样用符号代替机器语言的二进制码,就把机器语言变成了汇编语言。
于是汇编语言亦
称为符号语言。
使用汇编语言编写的程序,机器不能直接识别,要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言,这种起翻译作用的程序叫汇编程序
3)高级语言是目前绝大多数编程者的选择。
和汇编语言相比,它不但将许
多相关的机器指令合成为单条指令,并且去掉了与具体操作有关但与完成工作无关的细节,例如使用堆栈、寄存器等,这样就大大简化了程序中的指令。
高级语言主要是相对于汇编语言而言,它并不是特指某一种具体的语言,而是包括了很多编程语言,如目前流行的vb、vc、foxpro、delphi等,这些语言的语法、命令格式都各不相同。
4)高级语言源程序可以用解释、编译两种方式执行。
通常用后一种
4.编译是从源代码(通常为高级语言)到能直接被计算机或虚拟机执行的目标代码(通常为低级语言或机器语言)的翻译过程
5.编译器就是将“高级语言”翻译为“机器语言(低级语言)”的程序。
一个现代编译器的主要工作流程:源代码(source code) → 预处理器(preprocessor) → 编译器(compiler) → 汇编程序(assembler) → 目标代码(object code) → 链接器(Linker) → 可执行程序(executables)。
简述机器语言、汇编语言和高级语言的特点
简述机器语言、汇编语言和高级语言的特点机器语言、汇编语言和高级语言是计算机领域中常见的编程语言。
它们各自具有不同的特点和应用场景。
机器语言是使用二进制代码表示的低级语言,它直接与计算机硬件进行交互。
由于机器语言的代码由0和1组成,阅读和编写机器语言程序相对困难。
然而,机器语言的执行速度非常快,因为计算机可以直接理解和执行这种指令。
汇编语言是机器语言的一种抽象形式,使用助记符(mnemonics)和符号表示不同的机器指令。
相比机器语言,汇编语言的可读性更好,编写汇编程序也更加方便。
汇编语言的执行速度与机器语言相比没有显著差异。
汇编语言常被用于对底层硬件的访问和控制。
高级语言是相对机器语言和汇编语言而言的,它更加接近人类语言,使用更加符合人类思维方式的语法。
高级语言可以通过编译器或解释器转换为机器语言或汇编语言,然后在计算机上执行。
编写高级语言程序相对容易,也更容易理解和维护。
高级语言可以实现复杂的算法和逻辑操作,提高开发效率。
机器语言、汇编语言和高级语言在不同层次的编程需求上有各自的特点。
机器语言适合对硬件进行底层操作和优化,但编写和理解难度较大;汇编语言可以以较低的抽象级别编写程序,对硬件的控制更灵活,但仍需要理解底层机器指令;高级语言的编写和理解相对容易,可以实现更高级的算法和操作,但执行效率相对较低。
总的来说,机器语言、汇编语言和高级语言在不同层次上提供了不同的编程环境和特点。
选择合适的语言来满足具体需求是开发者的重要任务。
简述计算机程序设计语言的分类和各类的特点
简述计算机程序设计语言的分类和各类的特点计算机程序设计语言是计算机能够理解和执行的指令集合,它是人与计算机之间进行信息交流的重要工具。
不同的程序设计语言有不同的特点和用途,根据其特点可以将这些语言分为以下几类:1.机器语言:机器语言是计算机直接能够识别和执行的指令代码,它是由二进制码表示的。
机器语言编程需要了解计算机底层硬件结构,编写工作量大且容易出错,理解困难。
机器语言程序执行效率高,但可读性差,难以维护和移植。
2.汇编语言:汇编语言是机器语言的助记符表示,使用助记符代替了机器语言的二进制码,使得程序的可读性得到提高。
汇编语言是一种低级语言,一条汇编语言指令通常对应于一条机器指令。
汇编语言编写相对简单,但需要了解计算机底层硬件架构。
汇编语言程序执行效率高,适用于对性能要求较高的场景。
3.高级语言:高级语言是相对于机器语言和汇编语言而言的,它采用更接近人类自然语言的形式。
高级语言的程序员更关注算法和逻辑,而非底层硬件。
高级语言屏蔽了底层细节,提供了更高的抽象级别和更易于理解的语法。
高级语言编译成机器语言或解释执行。
根据编译方式和执行方式的不同,高级语言可以分为以下两类:-编译型语言:编译型语言的源代码需要通过编译器转换为目标机器平台的机器代码,生成可执行文件。
在执行时,操作系统直接执行目标代码,无需再次编译。
编译型语言的优点是执行效率高,但需要不同平台编译生成不同的可执行文件。
-解释型语言:解释型语言的源代码在执行时通过解释器一行一行地被解释执行,无需编译成可执行文件。
解释型语言的优点是跨平台,源代码不依赖于特定的硬件或操作系统,可移植性强。
但解释型语言的执行效率相对较低。
根据语言特性和用途的不同,高级语言可以分为以下几类:-面向过程语言:面向过程语言侧重于算法和过程的设计,以过程为基本思维单元。
它强调数据和功能的结合,对数据的处理是通过函数或者函数调用来实现。
面向过程语言的特点是效率较高,可读性强,适用于对执行效率要求较高的场景。
编译和汇编
编译和汇编
编译和汇编是计算机程序开发过程中的两个关键步骤。
编译是将高级语言代码转换为机器语言代码的过程,而汇编是将汇编代码转换为机器语言代码的过程。
以下是它们的详细解释:
1. 编译:编译是将高级语言代码转换为机器语言代码的过程。
高级语言是人类可读的编程语言,如C、C++、Java等。
编译器将高级语言代码转换为机器语言代码,使计算机能够理解和执行这些指令。
编译过程分为以下几个步骤:
a.词法分析:将代码分成各个词法单元。
b.语法分析:将词法单元按语法规则组合成语法树。
c.语义分析:检查语法树是否合法,并执行类型检查。
d.代码生成:将语法树转换为机器语言代码。
2.汇编:汇编是将汇编语言代码转换为机器语言代码的过程。
汇编语言是一种低级别的编程语言,它与机器语言非常接近。
汇编代码直接执行于计算机的CPU上,是在硬件逻辑层面上的指令,可以直接访问计算机硬件资源。
汇编过程分为以下几个步骤:
a.词法分析:将代码分成各个词法单元。
b.语法分析:将词法单元按语法规则组合成汇编代码。
c.代码生成:将汇编代码转换为机器语言代码。
C语言基础知识及其几种常用的语句
C语⾔基础知识及其⼏种常⽤的语句1.1 软件,程序与计算机语⾔软件是为完成某些特定功能⽽编制的⼀个到多个程序⽂件的集合。
程序是计算机指令的序列,编制程序的⼯作就是为计算机编制指令序列。
⼈和计算机交流也要⽤⼈和计算机都容易接受和理解的语⾔,这就是计算机语⾔。
1.2 程序语⾔的发展1.2.1 机器语⾔计算机的机器语⾔都是由0和1组成,计算机的所有数据都是由0和1组成。
1.2.2 汇编语⾔汇编语⾔是⽤符号来表⽰这些固定的⼆进制指令的语⾔。
1.2.3 ⾼级语⾔⾼级语⾔总是尽量接近"⾼级动物”的⾃然语⾔和思维⽅式。
1.3 软件开发的基本⽅法与步骤1.分析问题,建⽴数据模型。
2.确定数据结构和算法。
3.编织程序。
4.调试程序。
1.3.1 算法通常计算机算法分为两⼤类:数值运算算法和⾮数值运算算法。
数值运算是对问题求数值解,⾮数值运算包括⾮常⼴泛的领域。
数值运算有确定的数学模型,⼀般都有⽐较成熟的算法。
⾮数值运算的种类繁多,要求不⼀。
算法的基本特征(有穷性,确定性,有效性,有零个或多个输⼊,有⼀个或多个输出。
算法的表⽰—流程图(对给定算法的⼀种图形解法,流程图⼜称为框图,它⽤规定的⼀系列图形,流程线及⽂字说明来表⽰算法中的基本操作和控制流程,其优点是形象直观,简单易懂,便于修改和交流。
)流程图包括起⽌框,输⼊/输出框,处理框,判断框,注释框,流程框,连接点。
1.3.2 编码实现创建⼀个C语⾔程序的步骤:1.编写源代码2.将源代码编译成⽬标代码。
3.链接⽬标代码成为可执⾏程序源代码将源程序的代码指令存储,计算机采⽤两种不同格式存储⽂件,分别是⽂本格式和⼆进制格式。
⽂本⽂件包括ASCII码字符集的符号。
ASCII字符集包括了字母表的⼤⼩写字母。
还包括了从0-9的数和⼀些标点符号。
⼆进制⽂件是由⼆进制数组成。
当编写程序的时候,我们将源代码存储到⽂本⽂件中,程序员通常会将多个源代码的⽂本⽂件创建⼀个程序。
通过很短时间的编译和链接过程,⽂本⽂件中的源代码被转化成⼆进制指令存储到⼆进制⽂件中。
程序设计语言种类
程序设计语言种类程序设计语言是计算机编程的基础,根据不同的应用需求和编程风格,人们开发出了各种不同类型的程序设计语言。
这些程序设计语言可以根据其不同的特点和用途进行分类,下面将介绍几种常见的程序设计语言种类。
1. 机器语言:机器语言是计算机可以直接理解和执行的语言,它是由二进制代码表示的。
每种计算机的机器语言都不同,因此只能在特定的计算机上运行。
机器语言的编写通常需要很高的技术水平,不太适合普通程序员使用。
2. 汇编语言:汇编语言是机器语言的助记符,可以更方便地编写和阅读程序。
汇编语言的语法和结构与机器语言非常接近,但是比机器语言更容易理解和编写。
汇编语言通常用于编写对性能要求非常高的程序,例如操作系统和驱动程序。
3. 高级语言:高级语言是相对于机器语言和汇编语言而言的,它的语法更接近自然语言,更易于程序员理解和编写。
高级语言的程序可以在不同的计算机上运行,只需要通过编译器或解释器进行转换。
常见的高级语言包括C、C++、Java、Python等。
4. 脚本语言:脚本语言是一种特殊的高级语言,通常用于编写需要快速开发和执行的程序。
脚本语言的语法简单,不需要编译,程序可以逐行执行。
常见的脚本语言有JavaScript、PHP、Perl等。
5. 面向对象语言:面向对象语言是一种编程范式,它将程序的数据和操作封装在对象中,通过对象之间的交互来实现程序的功能。
面向对象语言的特点包括封装、继承和多态,常见的面向对象语言有C++、Java、Python等。
6. 函数式语言:函数式语言是一种编程范式,它将计算过程看作函数的求值,避免使用变量和状态。
函数式语言的程序更容易理解和调试,常见的函数式语言有Haskell、Lisp、Scheme等。
7. 并行语言:并行语言是一种专门用于编写并行程序的语言,它提供了更方便的语法和语义来支持程序的并发执行。
并行语言的程序可以更有效地利用计算机的多核和分布式资源,常见的并行语言有Erlang、Go、CUDA等。
程序设计语言发展历程
程序设计语言发展历程程序设计语言发展历程计算机程序语言是计算机科学和技术的重要组成部分。
它们通过一种人与计算机之间的交互语言,使我们能够使用计算机执行指定的任务。
在计算机科学和技术的发展历程中,程序设计语言经历了许多里程碑式的进展,本文将按类别介绍它们的发展历程。
1. 机器语言和汇编语言计算机最初使用的是机器语言,也称为二进制语言。
它由0和1组成,非常难以理解,也非常难以编写。
为了使代码更容易编写和理解,计算机科学家发明了汇编语言。
汇编语言使用相对易于理解的符号来替代二进制指令,让程序员更容易地编写程序。
2. 第一代程序设计语言由于汇编语言仍然非常低层,因此计算机学者试图为程序员提供更易于阅读和编写的编程语言。
这就是第一代程序设计语言的发展过程,其中最著名的是FORTRAN(公式翻译大型计算机程序语言)。
FORTRAN开创了高级编程语言的使用,使程序员能够使用英语类似的语法来创建复杂的程序。
3. 第二代程序设计语言第二代程序设计语言意味着使用编译器将源代码翻译成机器代码。
在这个时期,C编程语言成为了非常流行的开发语言之一。
C语言是高级而又灵活的编程语言,它的速度相对较快,与许多系统和应用程序紧密结合。
在C++问世后,这种语言进一步佐证了这种优越性,它可以像C语言一样编写高速代码,并且拥有了支持对象和继承等面向对象特性的能力。
4. 第三代程序设计语言第三代程序设计语言标志着一种新文化:基于可视化程序设计的语言。
这个时期的语言提供了一种新的编程形式,使得程序员无需记忆复杂的语法,而是使用拖拽和其他可视化方法来创建程序。
这些语言包括Visual Basic和Delphi等。
5. 互联网络开发语言当前,最好的互联网络开发语言是JavaScript。
这种语言使得网页和互联网应用程序更加交互性、响应性和易于使用。
它特别适用于网页前端技术需求,如HTML和CSS。
总的来说,程序设计语言发展了许多年,并且现在我们有了更加高效和灵活的语言。
编程语言分类及区别
编程语⾔分类及区别⼀、按历代分类编程语⾔分为三⼤类:机器语⾔、汇编语⾔、⾼级语⾔第⼀代语⾔(1GL):机器语⾔特征:⾯向机器的指令,机器可以直接执⾏。
第⼆代语⾔(2GL):汇编语⾔特征:使⽤助记符代替机器指令。
第三代语⾔(3GL):⾼级语⾔特征:是设计更容易被⼈们所理解的程序语⾔,告诉计算机执⾏什么任务和执⾏任务的步骤,是过程化的,最重要的作⽤是此时已经脱离了机器硬件系统,具有代码可移植性。
第四代语⾔(4GL):应⽤语⾔特征:只需要告诉计算机要执⾏什么任务,⽽不需要指定执⾏步骤,是⾮过程化的,最典型的代表就是数据库语⾔SQL。
注意:1、机器语⾔ 计算机能识别的唯⼀语⾔,机器语⾔是⽤⼆进制代码(由0和1组成,每个0/1与⾼低电频对应)表⽰的计算机能直接识别和执⾏的⼀种机器指令的集合。
它是计算机的设计者通过计算机的硬件结构赋予计算机的操作功能。
机器语⾔具有灵活、直接执⾏和速度快等特2、汇编语⾔ 为了解决机器语⾔难以记忆、阅读、修改等问题,汇编语⾔对机器语⾔的指令⽤字符代替,通过汇编编译器可以把汇编代码编译成机器语⾔指令。
汇编语⾔是⼀种⽤于电⼦计算机、微处理器、微控制器或其他可编程器件的低级语⾔,亦称为符号语⾔。
在汇编语⾔中,⽤助记符代替机器指令的操作码,⽤地址符号或标号代替指令或操作数的地址。
在不同的设备中,汇编语⾔对应着不同的机器语⾔指令集,通过3、⾼级语⾔ 为了使代码更通⽤,具有不同硬件平台的可移植性,更加⽅便⼈类理解和使⽤。
可以通过⾼级语⾔对应的编译器把代码编译成汇编语⾔(⼀般不会直接把⾼级语⾔编译成机器语⾔,因为机器有汇编编译器可以把汇编代码转换成机器代码,并且汇编代码更易调试和优 ⾼级语⾔是⼀种指令集的体系,在这种语⾔下,其语法和结构更类似汉字或者普通英⽂,且由于远离对硬件的直接操作,使得⼀般⼈经过学习之后都可以编程。
⾼级语⾔通常按其基本类型、代系、实现⽅式、应⽤范围等分类。
代表:java,c,c++,C#等4、应⽤语⾔ 这种是⾼度封装型语⾔,⼤多数情况下,是⼀些应⽤级软件⾃定义的使⽤规则/语法标准,例如:数据库编程语⾔,如各种数据库的SQL语⾔,使⽤者只需要传输SQL语句给数据库服务器,数据库服务器内部负责解析执⾏。
机器语言汇编语言c语言之间的关系
机器语言汇编语言c语言之间的关系机器语言、汇编语言和C语言是计算机领域中的三种不同级别的编程语言。
它们之间存在着紧密的联系和层次关系。
首先,我们来了解一下机器语言。
机器语言是计算机能够直接理解和执行的语言,它由一系列二进制代码组成,每个指令对应着一种计算机操作。
机器语言是计算机硬件的最底层表示形式,它通常与特定的硬件架构密切相关。
由于机器语言较为晦涩难懂,编写和调试相对繁琐,因此很少有程序员直接使用机器语言进行编程。
为了简化编程工作,出现了汇编语言。
汇编语言使用助记符来代替机器语言中的二进制代码,使得编写程序更加清晰和易懂。
汇编语言依然与特定的硬件架构相关,每个汇编指令都对应着一条机器语言指令。
程序员可以通过编写汇编语言程序,再通过汇编器将其转换为机器语言,进而实现底层的硬件控制和操作。
而C语言则是一种高级编程语言,它相对于机器语言和汇编语言来说,更加接近于人类自然语言,更容易理解和学习。
C语言具有良好的可移植性,即在不同的硬件平台上,只需要将C语言程序编译成相应的机器码即可运行。
C语言的运行效率也相对较高,适用于开发各种应用程序、操作系统和嵌入式系统等。
机器语言、汇编语言和C语言之间的关系可以用一个层次结构来描述。
在这个层次结构中,机器语言位于最底层,它直接与计算机硬件进行交互。
汇编语言位于中间层,它通过汇编器将汇编代码转换为机器码。
最上层是C语言,它通过编译器将C代码转换为汇编代码或者直接转换为机器码。
总结起来,机器语言、汇编语言和C语言是计算机编程中不同级别的语言。
机器语言是计算机硬件直接能够理解和执行的语言,汇编语言是对机器语言的助记符表示,便于程序员编写和理解,而C语言则是一种高级编程语言,更加接近于人类自然语言,具有良好的可移植性和运行效率。
它们之间形成了一个层次结构,通过编译器和汇编器的转换,实现了高级语言到底层硬件的映射与执行。
简述机器语言,汇编语言,高级语言的主要特点及区别
简述机器语言,汇编语言,高级语言的主要特点及区别
机器语言是计算机能够直接识别和执行的二进制指令,由0和
1组成。
它的主要特点是执行速度快,但编写和理解难度大。
汇编语言是机器语言的一种抽象形式,每个汇编语言指令对应于一条机器语言指令。
汇编语言将机器语言指令进行了可读性更好的变换,使得编写和理解更加容易。
其主要特点是编写比机器语言简单,执行速度快,但可移植性较差。
高级语言是一种用于解决实际问题的计算机语言,如C、Java、Python等。
高级语言采用的是更符合人类思维习惯的语法结构,使得编程更加容易和高效。
其主要特点是编写容易,可读性强,但执行速度慢于机器语言和汇编语言,需要经过编译或解释后才能被计算机执行。
它们的主要区别在于编写和阅读难度、执行速度和可移植性。
机器语言难以编写和理解,但执行速度快,而高级语言易于编写和理解,但执行速度慢。
汇编语言介于二者之间,比机器语言易于编写和理解,但不如高级语言易用,具有一些可移植性。
简述机器语言,汇编语言和高级语言各自特点及相互关系
简述机器语言,汇编语言和高级语言各自特点及相互关系.
机器语言是计算机能够直接执行的一种二进制指令,由0和1
组成。
机器语言是最低级别的语言,与计算机硬件紧密相关。
机器语言的特点是执行效率高,但书写和理解困难。
汇编语言是机器语言的一种符号表示形式,使用助记符来代替二进制指令码。
汇编语言翻译成机器语言的过程称为汇编。
汇编语言的特点是相对于机器语言,更具有可读性和可理解性,但仍然需要对计算机硬件有一定的了解。
高级语言是相对于机器语言和汇编语言而言的,它是一种更加抽象和易于理解的编程语言。
高级语言提供了更丰富和强大的编程结构和功能,比如条件语句、循环结构、函数等。
高级语言的特点是可读性强、易于理解和编写,但执行效率相对较低。
机器语言、汇编语言和高级语言之间存在相互转换的关系。
汇编语言可以通过汇编器翻译为机器语言,而高级语言则需要通过编译器或解释器将代码翻译为机器语言或汇编语言。
高级语言的编写者可以通过编写特定的编译器或解释器将高级语言转化为机器语言或汇编语言,从而方便程序员使用高级语言进行编程。
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(采自 beta.uasm)
6.004 – Fall 2002 10/22/0 L13 – Machine Language 14
汇编语言的例子
以RA=R3, C=1234, RC=R17 展开 ADDC 宏
以OP=0x30, RA=R3, CC=1234, RC=R17 展开 beta 的 opc 宏
参考: β 文件; 实验 #5B; C 语言讲议
6.004 – Fall 2002 10/22/0 L13 – Machine Language 1
β 机器语言: 32-bit 指令
运算: ADD, SUB, MUL, DIV 比较: CMPEQ, CMPLT, CMPLE 布尔: AND, OR, XOR 位移: SHL, SHR, SAR Ra 及 Rb 是操作区域, Rc 是目的地. R31 为 0, 不被写入指令改变
6.004 – Fall 2002
数据结构: 结构
内存:
可能翻译成:
x 组件的偏移量 y 组件的偏移量
地址: 地址: 变量为基底的地址 + 变量为基底的地址 + 常数的组件偏移量 常数的组件偏移量
6.004 – Fall 2002
10/22/0
L13 – Machine Language 21
条件式
机器语言, 汇编语言, 与编译器
当我在我的程序代码中发现一堆 麻烦时, 朋友和同事跟我说了 一句名言, “用C来写吧”
很久很久以前,我仍记得我是如何瞧不起 记忆术… 而且我知道我可以玩BSim游戏与处 理一些宏好一阵子, 只要我有操作码 的名字. 但是6.004课程的每一堂课都令我打颤. 新来坏消息, 我无法再读一个规格. 我无法记忆当我试着最佳化阶乘, 但在我的Beta死去的那天, 有些东西触 动了我讨人厌的傲慢, 于是我唱…
How can we improve the programmability of the Beta?
6.004 – Fall 2002 10/22/0 L13 – Machine Language 2
编码二进制指令
32-bit (4-byte) ADD 指令:
OpCode
Rc
Ra
Rb
(unused)
6.004 – Fall 2002
10/22/0
L13 – Machine Language 4
编译
编译模型:
• 给定某个”不易写程序”的计算机, 称之 M1... • 找到某个”容易写程序”的语言 L2 • (也许是一个更复杂的计算机, M2); 以这个语言来写程序 • 建立一个翻译器(编译器) 可以将程序从M2语言翻译成M1语言. 可以在M1, M2, 或其 它的计算机上执行. 解译 & 编译: 两种帮助加强可程序性的工具 ... • 两者都可以改变程序模型 • 两者都提供与平台(如, 处理器)无关的程序应用 • 两者都在现代计算机系统中被广泛使用!
会有如下的效果:
6.004 – Fall 2002
10/22/0
L13 – Machine Language 12
指令之汇编语言
组合 Beta 的 op 指令
组合 Beta 的 opc 指令
“.align 4” 确保指令会在字组(word)的边缘开始 “.align 4” 确保指令会在字组(word)的边缘开始 (例如 address ==00mod 4) (例如 address mod 4)
我们会重复看到旳主要的设计选项: 在编译时间或执行时间做?
6.004 – Fall 2002
10/22/0
L13 – Machine Language 6
软件: 抽象对策
第一步: 编译工具
组合器 (UASM): 机器语言的符号表示式 编译器 (C): 算法的符号表示式
隐藏: 位级的表示式, 16进位地 址, 二进制数值
C code: Beta assembly: Beta 汇编语言:
编译条件码区块时, 有一些小 小的技巧. 举例来说, 以下的表 示式:
C code:
Beta 汇编语言:
编译成:
并没有 >32 这样的指令!
6.004 – Fall 2002
10/22/0
L13 – Machine Language 22
6.004 – Fall 2002
10/22/0
L13 – Machine Language 5
解译 与 编译 之比较
这两个强力的工具之间有一些特性上的差异...
解译
如何处理 “x+2” 何时发生 哪里复杂/慢 何时做决定
编译 产生一个程序来计算x+2
执行前 程序建构 编译时间
计算 x+2
执行时 程序执行 执行时间
6.004 – Fall 2002
10/22/0
L13 – Machine Language 10
卷标(表示地址的符号)
卷标是表示内存地址的符号. 它们可以透过以下的特殊语法来设定: x: 是 “x = .” 的缩写
例子 -主存储器
6.004 – Fall 2002
10/22/0
L13 – Machine Language 11
(采自 beta.uasm)
6.004 – Fall 2002 10/22/0 L13 – Machine Language 16
抽象步骤 2: 高级语言
大部分的算法是以高阶的语言来表示. 例如以 下的算法: 我们用了 (并将会继续在6.004课中使用) C语言. 它是一个”成熟”而且常见的系统. 较新 常用的代替语言有: C++, Java, Python, 以及很多其它的. 为什么不用汇编语言而要用这个呢? • 可读性 • 简洁 • 清楚, 不会模棱两可 • 可携带 (算法经常存活地比硬件平台来得 久) • 可靠 (数据型态检查, 等等)
对BETA来说, 表示 Reg[4] = Reg[2] + Reg[3] 但, 我们通常喜欢写成
ADD(R2, R3, R4) (汇编语言)
或, 再更好一点,
a = b+c; 软件达成方法: 解译, 编译
6.004 – Fall 2002 10/22/0 L13 – Machine Language 3
组合 Beta 的 branch 指令
For Example: ADDC(R15, -32768, R0) --> betaopc(0x31,15,-32768,0)
6.004 – Fall 2002 10/22/0 L13 – Machine Language 13
最后, Beta 指令
方便的宏. 因此我们不需要 指定R31缓存器…
6.004 – Fall 2002
10/22/0
L13 – Machine Language 23
最佳化 我们最爱的阶乘程序
聪明之处: 聪明之处: 没有… 没有… 直接了当地编译 直接了当地编译
二的补码的16位常数, 表示从 –32768 到 运算: ADDC, SUBC, MULC, DIVC 32767 的数字; 使用前将它延伸符号至32位. 比较: CMPEQC, CMPLTC, CMPLEC 布尔: ANDC, ORC, XORC 位移: SHLC, SHRC, SARC 分流: BNE/BT, BEQ/BF (const = 从 PCNEXT转移的字组(word)数) 跳跃: JMP (const not used) 内存存取: LD, ST (const = 从Reg[ra]偏移的字节(byte)数)
以X=0xC22304D2展开 LONG 宏 以X=0xC22304D2 展开第一个 WORD 宏
计算表示式, 并以X=0xC223 展开第二个 WORD 宏 计算表示式
6.004 – Fall 2002
10/22/0
L13 – Machine Language 15
找不到指令? 假造一个!
方便的宏可以用来延伸我们的组个语言:
6.004 – Fall 2002
10/22/0
L13 – Machine Language 9
符号表示之手势
我们也可以在原始文件中定义”符号”来使用:
“直线” 代表一段批 注的开始…
一个变量地址 另一个变数
它的后面直到行末 都是被忽略的
缓存器的符号名称:
特殊变数 “.” (句点) 表示下一个将被填入的字节地址: | 组合成 100 | 符号 “five” 是 0x104 | 掠过 16 个字节
UASM 原始语言
一个 UASM 原始文件包含了, 符号表示的文字, 将被加载内存的连 续字节的数值... 例如: 以下列的格式 十进制(预设); 二进制 (按: 使用“0b”字头表示); 十六进制 (按: 使用“0x”字头表示); 数值也可以是运算表示式; 例如, 原始档
产生4字节的二进制输出, 每一个都表示数值23!
6.004 – Fall 2002
10/22/0
L13 – Machine Language 19
数据结构: 数组
C 原始码 内存:
可能翻译成:
地址: 地址:
常数为基底的地址 + 常数为基底的地址 + 由索引计算得到的变量偏移量 由索引计算得到的变量偏移量
10/22/0 L13 – Machine Language 20
循环
C 程序代码: Beta 汇编语言: 替代的 Beta 汇编语言:
把这个测试式移 到循环的后面并 且第一次在这里 跳到那个测试 式… 这样可以省 一个分流指令
编译器要花上许多的时间把循环里面和周遭最佳化. - 把所有可能的计算移到循环外面 - 展开循环来减少分流指令产生的效能消耗 - 化简表式示对“循环变量”的依赖度