1.什么是计算机程序

自1946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(Internet)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。

有人以为计算机是“万能”的,会自动进行所有的工作,甚至觉得计算机神秘莫测,这是很多初学者的误解。其实,计算机的每一个操作都是根据人们事先设定的指令进行的。例如用一条指令要求计算机进行一次加法运算,用另一条指令要求计算机将某一运算结果输出到显示屏。为了使计算机执行一系列的操作,必须事先编好一条条指令,输入到计算机中。

计算机程序(Computer Program),也称为软件(Software),简称程序(Program),是一组指示计算机或其他具有信息处理能力的装置进行每一步动作的指令,通常用某种程序设计语言编写,运行于某种目标体系结构上。打个比方,一个程序就像一个用汉语(程序设计语言)写下的红烧肉菜谱(程序),用于指导懂汉语和烹饪手法的人(体系结构)来做这个菜。通常,计算机程序要经过编译和连接而成为一种人们不易看清但计算机可解读的格式,然后再运行。

2.计算机程序设计语言

人和人之间的交流,需要通过语言;人和计算机交流信息,也需要解决语言问题。需要创造一种计算机和人都能识别的语言,这就是计算机语言。计算机程序设计语言的发展,经历了从机器语言、汇编语言到高级语言的历程,如图1-1所示。

图1-1　计算机程序设计语言的发展

(1)机器语言(www.daowen.com)

机器语言依赖于所在的计算机系统,也称为面向机器的语言。由于不同的计算机系统使用的指令系统可能不同,因此使用机器语言编写的程序移植性较差。

机器语言是由二进制代码“0”和“1”组成的若干个数字串。用机器语言编写的程序称为机器语言程序,它能够被计算机直接识别并执行。但是,由程序员直接编写或维护机器语言程序是很难完成的。

(2)汇编语言

汇编语言是一种借用助记符表示的程序设计语言,其每条指令都对应着一条机器语言代码。汇编语言也是面向机器的,即不同类型的计算机系统使用的汇编语言不同。用汇编语言编写的程序称为汇编语言程序,它不能由计算机直接识别和执行,必须由“汇编程序”翻译成机器语言程序才能够在计算机上运行。这种“汇编程序”称为汇编语言的翻译程序。汇编语言适用于编写直接控制机器操作的底层程序。汇编语言与机器的联系仍然比较紧密,不容易使用。

(3)高级语言

使用高级语言编写的程序易读、易修改、移植性好,更接近人类的自然语言,人们非常容易理解和掌握,它极大地提升程序的开发效率和易维护性。但使用高级语言编写的程序不能直接在机器上运行,必须经过语言处理程序的转换才能被计算机识别。

高级语言并不特指某一种具体的语言,而是包括很多编程语言,如目前流行的C、C++、Pascal、Python、LISP、Prolog等,这些语言的语法、命令格式都不相同。

高级语言与计算机的硬件结构及指令系统无关,它有更强的表达能力,可方便地表示数据的运算和程序的控制结构,能更好地描述各种算法,而且容易学习和掌握。但高级语言编译生成的程序代码一般比用汇编程序语言设计的程序代码长,执行的速度也慢。所以使用汇编语言适合编写一些对速度和代码长度要求高的程序和直接控制硬件的程序。高级语言、汇编语言和机器语言都是用于编写计算机程序的语言。