软件基本架构

機器語言(Machine Language)
對於電腦來說, 它真正所懂得的語言只有一種, 就是機器語言。所謂的機器語言, 其實是以特定 的數字來表示電腦所能進行的各個動作, 我們稱 這些數字為機器碼 (Machine Code)、或機器語言。 舉例來說, 如果把電腦比喻為一個人, 而 0 代表 向前走一步、1 代表向後退一步、2 代表往左轉 90 度、而 3 代表往右轉 90 度。那麼當我們要 命令這個人往前走三步、再往右走三步時, 就必 須下達 0003000 的指令
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高階語言
為了解決這樣的問題, 因此就有人設計新的語言, 用比較接近人類思考的方式來撰寫程式。這種新的 程式語言就稱為高階語言 (High-Level Language), 例如 C、C++ ...等。使用這種語言, 寫出來的程 式就會像是：
如果(下雨) 就撐傘 不然 就不撐傘
output
控制單元
input
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程式語言分類
程式語言
機器語言
電腦硬體唯一 看的懂的語言 就是一連串的 0、1二進位數 字組合
低階語言
各類組合語言
利用英文縮寫 來取代相對應 之機器語言。
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高階語言
C語言...等
較接近人類思 維方式來設計 程式，但其需 透過編譯器來 翻譯成電腦可 讀取之語言。
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C語言與組合語言比較
組合語言 缺點 •程式碼較不容易理解 •必需對MCU架構很清楚 •寫完後容易忘記 •不具可攜性 優點 •程式碼較小-省錢 •執行速度較快 •讓老板覺得你很厲害
組合語言 缺點 •程式碼較大 •執行速度較慢
優點 •程式碼較容易讀 •僅需對MCU有概念即可 •寫大程式時較簡單 •可攜性較佳
forward forward forward right forward forward forward
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組合語言( Assembly)
像是這樣使用文字符號替代機器碼撰寫程式的語 言, 就稱為組合語言。這種寫法絕對要比原本的 0003000 要容易懂得多, 不過這樣一來, 雖然人 們看得懂, 但是電腦卻看不懂, 而必須透過一個 翻譯的動作, 將這個用組合語言寫成的程式轉換 成電腦看得懂的機器語言, 負責這個翻譯動作的 就是組譯器 (Assembler)。
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一個好的軟體設計有以下優點
1.容易測試 2.容易移植到其他平台 3.容易後續維護 4.容易增加新功能 5.容易重新組織 6.容易了解的程式碼
任何一個人都可以看得出來, 這種以數字表達的 語言並不適合人閱讀。因此大家很快就發現要用 這種方式撰寫程式, 實在太難、太辛苦了, 所以 人們就開始思考如何能以更友善的方式來撰寫程 式。
111010011000111011111110 111010011000111111111110 111010010111101011111110 111010010111101111111110 111010010111011111111110 111010010111111011110110 111010010111011111111110
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組合語言( Assembly)
不管是機器語言或組合語言都有個缺點, 就是每 種電腦的中央處理器 (CPU)或不同廠牌之IC 其機 器語言並不相同。例如Microchip PIC的IC 和 NEC 的MCU 其語法就不相同。以前面的行走例子 來說, 在甲廠牌之MCU上 0 代表的是向前走；但 換了乙廠牌之MCU上 0 可能代表的是向後走, 一 樣下達 0003000, 到達的地方就天差地遠了。
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機器語言(Machine Language)
3 向右轉90度
當電腦看到 這一串數字 後, 就會依 照每個數字 所代表的意 義做出指定 的動作
0
0
0
向
向
向
前
前
Fra Baidu bibliotek
前
走
走
走
一
一
一
步
步
步
0 向前走一步
0 向前走一步
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0 向前走一步
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機器語言(Machine Language)
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高階語言
這樣不但更容易閱讀和理解, 也比使用低階語言所 寫出來的程式精簡多了。不過電腦並無法看懂這樣 的程式, 和組合語言一樣需要一個轉譯的動作, 將 使用高階語言所撰寫的程式轉換成電腦所能看懂的 機器語言, 然後才能依此執行。這個轉換的動作是 由各程式語言的編譯器 (Compiler) 來進行。
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組合語言( Assembly)
為了解決機器語言的難題, 有人就想到了用一些 符號來替代數字,以方便人們辨識各個指令。以前 面的例子來說, 如果以 forward 代替原本的 0、 backward 代替 1、left 代替 2、而用 right 替 代 3。那麼同樣要往前走三步、再往右走三步的 程式, 寫起來就變成這樣：
軟體基本架構
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Contents
軟體基本概念
✓ 甚麼是軟體(程式語言) ✓ 程式語言分類 ✓ 甚麼是模組化
軟體基本架構
✓ 需求觀點 ✓ 結構觀點 ✓ 實作觀點
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甚麼是軟體(程式語言)
軟體基本上是告訴硬體在什麼情況下(input)該做什 麼樣的動作(output)，而程式設計人員寫程式所用的 語言,就稱為程式語言(Programming Language)。
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高階語言
不論是機器語言還是組合語言, 對於程式的描述都 是以電腦所能進行的最基本動作為步驟, 因此這兩 種語言被稱為低階語言(Low-Level Language)。換 言之, 本來是希望這個人向前走三步, 然後向右走 三步, 但是因為電腦所能進行的基本動作的限制, 使得我們所寫出來的程式必須以向前走一步、向前 走一步、向前走一步、向右轉 90 度、向前走一步、 向前走一步、向前走一步這樣繁瑣的方式一步步描 述實際進行的動作, 寫起程式來其實並不便利。