计算机概论论文

计算机概论论文

学院：信息科学与工程学院

年级专业：

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完成时间：2015年1月6日

一、序论

1、论题：了解程序设计语言的发展及应用

2、写作意图：在大体上把握程序设计语言的基本情况。

3、内容提要：在第一节C语言课时老师曾说过，人与人的交流靠的是语言。那么人若想和机器交流，就要掌握机器能懂的语言，那就是程序设计语言。程序设计语言能够实现人与计算机的交流，指挥计算机进行复杂的工作。本文由此出发，对程序设计语言进行概述，其中包括各类程序设计语言的特点及应用，还有程序设计语言的发展趋势，对程序设计语言进行整体的把握。

4、关键字：计算机程序设计语言

二、本论

（一）、程序设计语言概述

1、机器语言的特点

从年代表来看，机器语言属于最早的程序设计语言，即第一代计算机语言。美国普林斯顿大学的冯·诺依曼于1945年提出计算机体系结构设计思想。计算机从1946年问世至今都是以这种思想为基本依据的。其中很重要的一个思想就是二进制。计算机的内部电路是由开关和其他电子器件组成，而这些器件只有两种状态，即开或关。一般情况下，“开”状态用1表示，“关”状态用0表示，计算机所使用的是由“0”和“1”组成的二进制数，二进制是计算机语言的基础。所以，计算机语言就是一串串由“0”和“1”组成的指令序列，然后交由计算机执行。计算机语言又称面向机器的语言或低级语言，是计算机在发展早期唯一的程序设计语言。

类似与“1011010100000000”的一串代码被称为指令，一条指令就是机器语言的一个语句，它是一组有意义的二进制代码。指令的基本格式如：操作码字段+地址码字段，其中操作码指明了指令的操作性质及功能，地址码则给出了操作数或操作数的地址。通过多个“0”和“1”可组成各种排列组合，通过线路变成电信号，让计算机执行各种不同的操作。

机器语言的一个很大的优点是它可以直接被计算机识别，不需要进行任何翻译。虽然大多数其他的语言可以既可被编译又可被解译，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。机器语言具有灵活、直接执行和速度快等特点。由于使用的是针对特定型号计算机的语言，因此，机器语言的运算效率是所有语言中最高的。

但是，用机器语言编写程序，编程人员要首先熟记所用计算机的全部指令代码和代码的涵义。手编程序时，程序员得自己处理每条指令和每一数据的存储分配和输入输出，还得记住编程过程中每步所使用的工作单元处在何种状态。这是一件十分繁琐的工作，编写程序花费的时间往往是实际运行时间的几十倍或几百倍。而且，编出的程序全是些0和1的指令代码，直观性差，还容易出错。总结说来，缺陷如下。一，繁琐；二，可靠性差；三，难以理解；四，可读性差；五，可移植性差。所以现在，除了计算机生产厂家的专业人员外，绝大多数的程序员已经不再去学习机器语言了。

2、汇编语言的特点

汇编语言也是利用计算机所有硬件特性可以直接控制硬件的语言，又称符号语言。汇编语言是在20世纪50年代，数学家Grace Hopper发明。在汇编语

言中，使用助记符代替操作码，用地址符号或标号代替地址码。采用符号来代替机器语言的二进制码，把机器语言变成了汇编语言。使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，还要由汇编程序或者叫汇编语言编译器转换成机器指令。汇编程序将符号化的操作代码组装成处理器可以识别的机器指令，这个组装的过程称为组合或者汇编。因此，有时候人们也把汇编语言称为组合语言。

有了汇编语言，编写程序有了很大的进步。汇编语言优点颇多，能够直接访问与硬件相关的储存器或I/O端口；能够不受编译器的限制，对生成的二进制码进行完全的控制；能够对关键码进行更准确的控制，避免因线程共同访问或者硬件设备共享引起的死锁；能够根据特定的应用对代码做最佳的优化，提高运行速度；能够最大限度的发挥硬件的功能。

尽管如此，汇编语言依然存在局限性。编写的代码非常难懂，不好维护；很容易产生bug，难以调试；只能针对特定的体系结构和处理器进行优化；开发效率很低，时间长且单调；编写的程序仍然依赖于机器。这些问题值得注意。

3、高级语言的特点

高级语言属于第三代程序设计语言，比起前面的两种更加简单易用。在高级语言下，其语法和结构更类似普通英文，远离对计算机硬件的直接操作，不必关心机器的具体实现，一般人经学习后都可以编写程序。它允许用英文写解题的计算程序，程序中所使用的运算符号和运算式子，都和我们日常用的数学式子差不多。高级语言容易学习，通用性强，书写出的程序比较短，便于推广和交流，是很理想的一种程序设计语言。高级语言发展于50年代中叶到70年代，有些流行的高级语言已经被大多数计算机厂家采用，固化在计算机的内存里。

高级语言并不是特指的某一种具体的语言，而是包括很多编程语言，如目前流行的java，c，c++，C#，pascal，python，lisp，prolog，FoxPro，VC，易语言，中文版的C语言习语言等等，这些语言的语法、命令格式都不相同。其中就包括我们正在学习的C语言和即将接触的C++。从我们近期的初步学习来看，高级语言对于初学者还是比较容易掌握的。这就体现了它的优越性。

程序设计语言从机器语言到高级语言的抽象，带来的主要好处有：高级语

言接近算法语言，易学、易掌握，一般工程技术人员只要几周时间的培训就可

以胜任程序员的工作；高级语言为程序员提供了结构化程序设计的环境和工具，

使得设计出来的程序可读性好，可维护性强，可靠性高；高级语言远离机器语

言，与具体的计算机硬件关系不大，因而所写出来的程序可移植性好，重用率

高；由于把繁杂琐碎的事务交给了编译程序去做，所以自动化程度高，开发周

期短，且程序员得到解脱，可以集中时间和精力去从事对于他们来说更为重要

的创造性劳动，以提高程序的质量。

（二）、各类程序设计语言的应用

1、过程化语言用于将算法表示成命令