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计算机语言
[发布时间:2003-05-01  阅读次数: 12153]
从第一台冯·若依曼计算机的诞生到现在,已经有半个多世纪过去了。在这半个世纪里,计算机作为人类文明发展的一个新的标志性工具,正以前所未有的速度飞速发展、渗透到人类社会生活生产的各个方面。而计算机语言,这一人类与计算机交流的工具,在过去的半个世纪里也经历了从简单到复杂,从低级到高级的飞速发展。不断方便着人类与计算机的交流方式。

《辞海》上说:语言是“人类最重要的交际工具。它同思维有密切的联系,是思维的工具,是思想的直接现实,是人区别于其他动物的本质特征之一”。同样的,计算机语言作为一门语言,也具有着类似的特点。同时又由于其自身的特殊性,也有其不同意普通自然语言的特点。作为人与计算机交流的工具,计算机语言一方面可以让人类将所关心的现实世界映射到计算机世界;另一方面,又可以让人类创造现实世界中并不存在的虚拟世界。

一. 计算机语言的早期发展

计算机的数学理论基础是图灵于1937年提出的图灵机模型,而现代电子计算机的体系结构及实际计算模型则是来自冯·诺依曼1946年提出的“程序放入内存,顺序执行”的思想,因此,现在的计算机通常被称为冯·诺依曼计算机。计算机语言的发展历程也从此正式开始,计算机语言的使用人员也开始被称为程序员。

早期程序员们使用机器语言来进行编程运算,直接对以数字表示的机器代码进行操作。大家知道,计算机只认识0和1。不管是一个变量,一个字符,一条操作指令,一张图片,甚至一段动画一段音乐一段影片,在计算机内部都是0、1代码。早期的程序员就是这样把需要执行的指令先转换成计算机能够读懂的0、1代码,接着通过连接不同的开关电路,将指令输入计算机,然后计算机才进行处理并给出结果。

例如在16位机上,由16位二进制数据组成的一个指令代表一种操作。如用1011011000000000作为一条加法指令,计算机在接收此指令后就执行一次加法,用1011010100000000作为减法指令,使计算机执行一次减法。16个0和1可组成各种排列组合,通过线路转换为电信号,使计算机执行各种不同的操作。这种由0和1组成的指令,称为“机器指令”。该计算机系统的全部指令的集合就被称为称为该计算机的“机器语言”。在计算机诞生初期,为了使计算机能按照人们的意志工作,人们必须用机器语言编写好程序(程序是由若干条指令组成的,用于实现一个专门的目的)。但是机器语言难学、难记、难写,只有少数计算机专业人员才会使用它。

总结的说,机器语言用就是用二进制代码编写的,机器能够直接识别和执行的命令,又称代码指令。早期用机器语言编程序是一件非常痛苦和复杂的事情。

后来为了便于阅读,就将机器代码以英文字符串来表示,于是出现了汇编语言。如用“ADD 1,2”代表一次加法,用“SUB 1,2”代表一次减法。从结构上看,汇编语言只是将英文字符串控制指令与机器语言的0、1代码控制指令做了个一一对应,由于机器语言是直接控制控制计算机的硬件的,因此汇编语言也具有该特点,同时由于汇编语言用英文字符串代替0、1代码,方便程序员记忆,因此汇编语言的出现是计算机语言发展史上的重要一步。总结的说,汇编语言就是用字符串表示的,面向机器的程序设计语言,又称符号指令。汇编语言因为具有面向机器底层硬件的特性,因此现在仍被广泛的应用于编写实时控制程序和系统程序中。

每一种类型的计算机都有自己的机器语言和汇编语言,不同机器之间互不相通。由于它们依赖于具体的计算机,被称为“低级语言”。20世纪50年代,出现了“高级语言”。它不依赖于具体的计算机,而是在各种计算机上都通用的一种计算机语言。高级语言接近人们习惯使用的自然语言和数学语言,使人们易于学习和使用,人们认为,高级语言的出现是计算机发展史上一次惊人的成就,使千万非专业人员能方便地编写程序,操纵使用计算机按人们的指令进行工作。

第一个出现的高级语言是FORTRAN。1956年首先在IBM公司的计算机上实现的由美国的计算机科学家巴科斯设计FORTRAN语言,标志着高级语言的到来。FORTRAN语言以它的简洁、高效性,成为此后几十年科学和工程计算的主流语言, 除了FORTRAN以外,还有ALGOL60等科学和工程计算语言。随着计算机应用的深入,产生了使用计算机来进行商业管理的需求,于是COBOL这类商业和行政管理语言出现了,并一直流行至今。

早期的这些计算机语言都是面向计算机专业人员,为了普及计算机语言,使计算机更为大众化,出现了入门级的BASIC语言。BASIC语言是英文 beginners all-purpose symbolic instruction code (初学者通用符号指令代码)的缩写。它是由美国 Dartmouth 学院数学系的? John·G·Kemeny 和 Thomas·E·Kurtz 两位教授于1963-1964年间为初学者开发的一种小型程序设计语言。BASIC语言的最大特点是容易学习,它从诞生之日起,就一直是初学者学习计算机的入门语言。到现在,它不仅仅是初学者的良师益友,而且已经广泛应用于数值计算、数据处理、实时控制、绘图、游戏等多种领域。

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