计算机硬件基础作业

程序设计语言的发展
信息科学与工程学院通信工程专业 2010级1班陈丽娟20104055042
摘要：本文回顾了程序设计语言的发展并分析了各种阶段的发展特征。

指出今后语言的发展主流，方向是网络化，面向对象及可视化；语言将在某些领有扩大发展，并将改变程序设计的概念与方法。

关键词：程序语言，程序设计，软件工程，发展特征。

1 引言
自1 9 4 6年世界上第一台电子计算机问世以来，计算机科学及其应用的发展十分迅猛，计算机被广泛地应用于人类生产、生活的各个领域，推动了社会的进步与发展。

特别是随着国际互联网（I n t e r n e t）日益深入千家万户，传统的信息收集、传输及交换方式正被革命性地改变，我们已经难以摆脱对计算机的依赖，计算机已将人类带入了一个新的时代—信息时代。

一台计算机是由硬件系统和软件系统两大部分构成的，硬件是物质基础，而软件可以说是计算机的灵魂，没有软件，计算机是一台“裸机”，是什么也不能干的，有了软件，才能灵动起来，成为一台真正的“电脑”。

而所有的软件，都是用计算机语言编写的。

程序设计语言，英文名programming language。

用于书写计算机程序的语言。

语言的基础是一组记号和一组规则。

根据规则由记号构成的记号串的总体就是语言。

在程序设计语言中，这些记号串就是程序。

程序设计语言有3个方面的因素，即语法、语义和语用。

虽然大多数的语言可以既可被编译（Compiled）又可被解译（interpreted），但大多数只在一种情况下能够良好运行。

在一些编程系统中，程序要经过几个阶段的编译，一般而言，后阶段的编译往往更接近机器语言。

这种常用的使用技巧最早在1960年代末用于BCPL，编译程序先编译一个叫做“0代码”的转换程序（representation），然后再使用虚拟器转换到可以运行于机器上的真实代码。

这种成功的技巧之后又用于Pascal和P-code，以及Smalltalk和二进制码，虽然在很多时候，中间过渡的代码往往是解译，而不是编译的。

如果所使用的翻译的机制是将所要翻译的程序代码作为一个整体翻译，并之后运行内部格式，那么这个翻译过程就称为编译。

因此，一个编译器是一个将可阅读的程序文本（叫做源代码）作为输入的数据，然后输出可执行文件（object code）。

所输出的可执行文件可以是机器语言，由计算机的中原处理器直接运行，或者是某种模拟器的二进制代码。

如果程序代码是在运行时才即时翻译，那么这种翻译机制就被称作解译。

经解译的程序运行速度往往比编译的程序慢，但往往更具灵活性，因为它们能够与执行环境互相作用。

本文从计算机程序设计语言的发展角度，描述了计算机经历从机器语言、汇编语言到高级语言的历程。

2 历史
有许多用于特殊用途的语言，只在特殊情况下使用。

例如，PHP专门用来显示网页；Perl更适合文本处理；C语言被广泛用于操作系统和编译器（所谓的系统编程）的开发。

高级程序设计语言（也称高级语言）的出现使得计算机设计语言不再过度地倚赖某
种特定的机器或环境。

这是因为高级语言在不同的平台上会被编译成不同的机器语言，而不是直接被机器执行。

最早出现的编程语言之一FORTRAN的一个主要目标，就是实现平台独立。

2 计算机程序设计语言的发展
2.1机器语言
电子计算机所使用的是由“0”和“1”组成的二进制数，二进制是计算机的语言的基础。

计算机发明之初，人们只能降贵纡尊，用计算机的语言去命令计算机干这干那，一句话，就是写出一串串由“0”和“1”组成的指令序列交由计算机执行，这种语言，就是机器语言。

使用机器语言是十分痛苦的，特别是在程序有错需要修改时，更是如此。

而且，由于每台计算机的指令系统往往各不相同，所以，在一台计算机上执行的程序，要想在另一台计算机上执行，必须另编程序，造成了重复工作。

但由于使用的是针对特定型号计算机的语言，故而运算效率是所有语言中最高的。

机器语言，是第一代计算机语言。

2.2 汇编语言
为了减轻使用机器语言编程的痛苦，人们进行了一种有益的改进：用一些简洁的英文字母、符号串来替代一个特定的指令的二进制串，比如，用“A D D”代表加法，“M O V”代表数据传递等等，这样一来，人们很容易读懂并理解程序在干什么，纠错及维护都变得方便了，这种程序设计语言就称为汇编语言，即第二代计算机语言。

然而计算机是不认识这些符号的，这就需要一个专门的程序，专门负责将这些符号翻译成二进制数的机器语言，这种翻译程序被称为汇编程序。

2.3 高级语言
从最初与计算机交流的痛苦经历中，人们意识到，应该设计一种这样的语言，这种语言接近于数学语言或人的自然语言，同时又不依赖于计算机硬件，编出的程序能在所有机器上通用。

经过努力，1 9 5 4年，第一个完全脱离机器硬件的高级语言—F O RT R A N问世了，4 0多年来，共有几百种高级语言出现，有重要意义的有几十种，影响较大、使用较普遍的有F O RT R A N、A L G O L、C O B O L、B A S I C、L I S P、S N O B O L、P L / 1、P a s c a l、C、P R O L O G、A d a、C + +、V C、V B、D e l p h i、J A VA 等。

高级语言的发展也经历了从早期语言到结构化程序设计语言，从面向过程到非过程化程序语言的过程。

相应地，软件的开发也由最初的个体手工作坊式的封闭式生产，发展为产业化、流水线式的工业化生产。

6 0年代中后期，软件越来越多，规模越来越大，而软件的生产基本上是人自为战，缺乏科学规范的系统规划与测试、评估标准，其恶果是大批耗费巨资建立起来的软件系统，由于含有错误而无法使用，甚至带来巨大损失，软件给人的感觉是越来越不可靠，以致几乎没有不出错的软件。

这一切，极大地震动了计算机界，史称“软件危机”。

人们认识到：大型程序的编制不同于写小程序，它应该是一项新的技术，应该像处理工程一样处理软件研制的全过程。

程序的设计应易于保证正确性，也便于验证正确性。

1 9 6 9年，提出了结构化程序设计方法，1 9
7 0年，第一个结构化程序设计语言—P a s c a l语言出现，标志着结构化程序设计时期的开始。

8 0年代初开始，在软件设计思想上，又产生了一次革命，其成果就是面向对象的程序设计。

在此之前的高级语言，几乎都是面向过程的，程序的执行是流水线似的，在一个模块被执行完成前，人们不能干别的事，也无法动态地改变程序的执行方向。

这和人们日常处理事物的方式是不一致的，对人而言是希望发生一件事就处理一件事，也就是说，不能面向过程，而应是面向具体的应用功能，也就是对象（o b j e c t）。

其方法就
是软件的集成化，如同硬件的集成电路一样，生产一些通用的、封装紧密的功能模块，称之为软件集成块，它与具体应用无关，但能相互组合，完成具体的应用功能，同时又能重复使用。

对使用者来说，只关心它的接口（输入量、输出量）及能实现的功能，至于如何实现的，那是它内部的事，使用者完全不用关心，C + +、V B、D e l p h i就是典型代表。

3 发展趋势
程序设计语言是软件的重要方面。

它的发展趋势是模块化、简明性和形式化。

①模块化。

不仅语言具有模块成分，程序由模块组成，而且语言本身的结构也是模块化的。

②简明性。

涉及的基本概念不多，成分简单，结构清晰，易学易用。

③形式化。

发展合适的形式体系，以描述语言的语法、语义、语用。

高级语言的下一个发展目标是面向应用，也就是说：只需要告诉程序你要干什么，程序就能自动生成算法，自动进行处理，这就是非过程化的程序语言。

参考文献
[1]田希山《宁夏大学学报(人文社会科学版)》
[2] 李彤王黎霞《计算机应用研究》
[3] 张敏霞《中国高教研究》2004。