Процессор работает с языком низкого уровня который называется: ЯЗЫК НИЗКОГО УРОВНЯ — это… Что такое ЯЗЫК НИЗКОГО УРОВНЯ?

ЯЗЫК НИЗКОГО УРОВНЯ — это… Что такое ЯЗЫК НИЗКОГО УРОВНЯ?

ЯЗЫК НИЗКОГО УРОВНЯ

(low-level language) Вид компьютерного языка, близкий к форме, которую компьютер может понимать непосредственно. Есть два типа языков низкого уровня: язык ассемблера (assembly language) и машинный язык (machine code). Языки низкого уровня трудно использовать, но на них пишутся программы, которые работают быстрее, чем программы, написанные на более удобных языках высокого уровня (high-level languages).

Бизнес. Толковый словарь. — М.: «ИНФРА-М», Издательство «Весь Мир».
Грэхэм Бетс, Барри Брайндли, С. Уильямс и др. Общая редакция: д.э.н. Осадчая И.М..
1998.

• ЯЗЫК ЗАПРОСОВ
• ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Смотреть что такое «ЯЗЫК НИЗКОГО УРОВНЯ» в других словарях:

• язык низкого уровня — — [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN low level language …   Справочник технического переводчика

• язык низкого уровня — žemojo lygmens kalba statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. low level language vok. Grundsprache, f; niedere Maschinensprache, f rus. язык низкого уровня, m pranc. langage de bas niveau, m …   Automatikos terminų žodynas

• ЯЗЫК ВЫСОКОГО УРОВНЯ — (high level language) Тип языка компьютерного программирования. Языки высокого уровня предназначены для выражения потребностей программиста, а не возможностей компьютера. сравни: язык низкого уровня (low level language). Они используют… …   Словарь бизнес-терминов

• Язык программирования низкого уровня — Низкоуровневый язык программирования (язык программирования низкого уровня) язык программирования, близкий к программированию непосредственно в машинных кодах используемого реального или виртуального (например, Java, Microsoft .NET) процессора.… …   Википедия

• язык с ограниченной варьируемостью — Текстовый или графический язык программирования, предназначенный для коммерческих и промышленных программируемых электронных контроллеров, диапазон возможностей которого ограничен применением этих устройств. Пример Ниже приведены примеры языков с …   Справочник технического переводчика

• Язык ассемблера — Листинг программы на языке ассемблера Motorola MC6800 (слева идут адреса и машинные коды в шестнадцатеричной системе, вычисленные и сгенерированн …   Википедия

• язык — 3.1.6. язык: Система знаков, обеспечивающая коммуникацию и включающая набор знаков (словарь) и правила их употребления и интерпретации (грамматика) Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• язык с ограниченной варьируемостью — 3.12 язык с ограниченной варьируемостью (limited variability language): Текстовый или графический язык программирования, предназначенный для коммерческих и промышленных программируемых электронных логических контроллеров, диапазон возможностей… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ — это совокупность набора символов (алфавита) системы, правил образования (синтаксис) и истолкования конструкции из символов (семантика) для задания алгоритмов с использованием символов естественного языка. В самом общем виде формальный язык… …   Большая политехническая энциклопедия

• ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ — (programming language) Язык, используемый для выдачи задания (программы) (program) компьютеру (computer). Существует два основных вида языков программирования: языки низкого уровня (low level languages) и языки высокого уровня (high level… …   Словарь бизнес-терминов

Как работает процессор и языки программирования

Эта статья будет полезна всем, кто по каким-либо причинам не знает, как работает процессор, как и зачем появились языки программирования и принцип их работы.

Все описанное ниже как всегда упрощено для лучшего понимания.

Процессор и оперативная память

Все вы знаете, что процессор в компьютере — это мозг. Он управляет всеми процессами, происходящими внутри этой консервной банки. Но знаете ли вы, как он работает?

Начнем вот с чего. Процессор не понимает русский, английский и другие языки. Он понимает числа, которые являются для него простыми командами, например: взять из памяти какие-то данные, добавить какие-то данные, сложить и т.д.

Процессор знает много команд и у каждой из них есть свой числовой код, например:

• 35 — скопировать данные из одной ячейки памяти в другую
• 48 — сложить 2 числа
• 12 — выполнить логическую операцию OR (или)

Совокупность всех команд и их числовых кодов, заложенных инженерами в процессор, называется архитектурой процессора. Это не аппаратная архитектура, а программная. Каждый производитель процессоров закладывает свою архитектуру. Это значит, что у одной и той же команды будут разные числовые коды на разных процессорах.

Понимаете прикол? Это значит, что вам нужно писать код для каждой архитектуры процессора. Жуть.

Так. Понятно. Процессор может выполнять маленькие числовые команды. Но откуда он их берет? Из оперативной памяти. Думайте об оперативке, как о большом количестве маленьких ячеек. Каждая ячейка имеет свой адрес — это обычное число, например 2001. По адресу ячейки процессор может запросить данные и оперативная память вернет их ему. Также в эту ячейку процессор может записать новые данные.

Как я уже сказал, в ячейках оперативной памяти хранятся команды для процессора. Но также в них могут храниться любые другие данные, которые можно представить в числовом виде, например: буквы, изображения, музыка или видео.

Получается такая картина: процессор обращается к оперативной памяти по адресу ячейки, оперативка возвращает ему команду из этой ячейки, процессор выполняет команду. А что дальше? А дальше процессор опять обращается к памяти (уже в другую ячейку), получает команду, выполняет ее и этот цикл повторяется снова и снова. То есть процессор все время выполняет какую-то заданную последовательность команд (числовых кодов). Эта последовательность команд называется машинным кодом.

Ассемблер

Как мы помним, процессор спроектирован таким образом, чтобы выполнять простые команды, загруженные из оперативной памяти.

Для того, чтобы заставить процессор выполнить какую-то программу, например решить уравнение 2 + 2 * 2, нам нужно написать цепочку простых числовых команд.

Согласитесь, что писать такой код очень сложно и легко запутаться. И это мы всего лишь написали код для решения простого уравнения. А теперь представьте, как написать ВКонтактик или Инстаграм.

Для упрощения жизни люди придумали инструмент Ассемблер и язык программирования на ассемблере.

Теперь все числовые коды команд процессора заменили на буквенные аббревиатуры, которые стало легче запоминать и читать.

Помните примеры кодов команд, которые были указаны выше? Теперь они выглядят так:

• MOV (числовой код 35) — скопировать данные из одной ячейки памяти в другую
• ADD (числовой код 48) — сложить 2 числа
• ORL (числовой код 12) — выполнить логическую операцию OR (или)

Также к названию команд были добавлены операнды (один или более), которые дают дополнительную информацию для выполнения команды.

Рассмотрим еще один пример программы на ассемблере, которая выводит фразу «Hello, World!«. Пример ассемблированного кода:

section	.text
   global_start
	
_start:
   mov	edx,len
   mov	ecx,msg
   mov	ebx,1
   mov	eax,4
   int	0x80
	
   mov	eax,1
   int	0x80

section	.data
msg db 'Hello, world!', 0xa
len equ $ - msg

Что-то слишком много непонятного кода для такой пустяковой задачи, не правда ли?

Языки программирования высшего уровня

Помните в самом начале я писал, что каждый производитель процессоров делает свою архитектуру? И что у каждой архитектуры свои числовые коды команд?

Так вот одну и ту же программу на ассемблере вам придется «пересобирать» под каждую из архитектур процессора. Для каждой архитектуры нужно скачивать отдельный инструмент Ассемблер и прогонять через него свой код.

Это усложняет портативность. Добавим сюда сложность в написании больших программ и получим необходимость в создании новых инструментов.

Так стали появляться языки программирования высокого уровня.

Их суть заключается в том, что цепочки команд на ассемблере были объединены в отдельные функции. Теперь вам достаточно написать одну команду, чтобы показать сообщение «Hello, World!».

Компилируемые языки

Первыми появились компилируемые языки программирования. К ним относится С, С++, Java и другие.

Компилируемый язык программирования означает, что есть инструмент компилятор, который преобразует код высшего порядка в код, понятный процессору.

Рассмотрим чуть подробнее. Например на языке С вывод фразы «Hello, World!» будет выглядеть так: printf(«Hello, World!»). Просто и понятно.

Но процессор не поймет этой команды. Как мы помним, он знает и понимает только маленькие числовые команды. Поэтому компилятор языка C преобразует команду в ассемблированный код, а затем в машинный код, понятный процессору.

Программа, написанная на компилируемом языке программирования, перед запуском всегда проходит процесс компиляции. То есть весь написанный код высшего порядка преобразуется в машинный код, понятный процессору.

Затем компилятор делает исполняемый файл, который можно скинуть другу, чтобы он запустил вашу программу на своем компьютере.

Но у некоторых компиляторов есть свой прикол: чтобы ваша программа работала на всех операционных системах и всех архитектурах процессоров, вам нужно скомпилировать ее для этих вещей. И это может быть не так удобно.

Интерпретируемые языки

Компилируемые языки намного упростили задачу написания кода. Но что, если я скажу, что можно написать программу, которая будет работать на всех архитектурах процессоров и любой операционной системе?

Вот тут в ход идут интерпретируемые языки программирования такие как: Python, PHP, Perl, Pascal и другие.

Это тоже языки высшего порядка, которые также упрощают написание кода. Но у них есть как минимум два преимущества перед компилируемыми языками:

• программы на интерпретируемых языках работают везде, где установлен соответствующий интерпретатор
• вам не нужно каждый раз компилировать написанный код, чтобы проверить работу программы. Этот код выполняется «налету«, что значительно ускоряет разработку программ

Интерпретатор работает почти так же, как и компилятор, но с одной маленькой, но значительной особенностью: он преобразует код высшего порядка не в машинный код, а еще ниже — в байткод.

Байткод — это код, который понимают все процессоры не зависимо от архитектуры.

Конечно, в этом решении есть свой недостаток. В силу своей гибкости интерпретируемые языки подвержены низкой скорости работы из-за большего числа инструкций, которые генерирует интерпретатор. Но это напрямую зависит от того, насколько круто написан интерпретатор.

Подытожим

Байткод — саааамый низкий язык, который понимает процессор.

Машинный код — цепочка числовых команд. Все числовые команды процессора создают архитектуру процессора, заложенную инженерами при проектировании. У разных производителей процессоров могут отличаться номера одних и тех же команд.

Ассемблер — инструмент, который преобразует ассемблированный код в машинный. Программы на ассемблированном языке писать проще, чем машинный код, но все равно гемор.

Компилятор и Интерпретатор — инструменты, преобразующие код высшего уровня в код, понятный процессору.

Язык высшего уровня — это сказка, позволяющая создавать большие программы с помощью простых и понятных функций.

Я надеюсь, что теперь вы лучше представляете, как работает ваш компьютер или смартфон и будете терпеливее относится к их затупам 🙂 Ведь железка не виновата, что тупит, а виноват горе-программист, который написал плохой код.

Если вы с чем-то не согласны, у вас есть вопросы или просто хотите сказать спасибо — прошу в комментарии. Пообщаемся 🙂

Спасибо за внимание

Низкоуровневые ⚠️ языки программирования: что значит, примеры, список

Низкоуровневый язык программирования — что под этим понимается

Программирование – процесс создания компьютерных программ. Программирование представляет собой процесс перевода на компьютерный язык той задачи, которую требуется решить посредством вычислительной техники.

В первую очередь были созданы языки программирования низкого уровня, которые в дальнейшем сыграли роль базисов в процессе развития IT индустрии в целом. Выбор названия связан с непосредственным обращением с помощью команд к микропроцессору компьютера.

Особенностью любого процессора является восприятие определенного набора читаемых только им команд. Таким образом, для каждой модели компьютера были предназначены конкретные языки. Начальные модификации языков отличались минимальным набором команд. По сравнению с высокоуровневыми языками низкоуровневые аналоги не обладали таким большим количеством абстрактных классов и разнообразным синтаксисом.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

В настоящее время большой популярностью пользуются высокоуровневые языки программирования. Однако ранее, на первых этапах развития программирования, лидирующие позиции занимали языки низкого уровня. Сейчас низкоуровневые языки программирования продолжают активно применяться. Благодаря наличию таких инструментов, существуют возможности:

• написания драйверов на компьютерное «железо», периферийные устройства для подключения к компьютеру;
• создания операционных систем и ядер прошивок;
• решения других распространенных задач, управление конкретными устройствами и их параметрами в военной сфере, инженерии, медицине.

Перечень используемых языков никого уровня небольшой. Однако они актуальны в настоящее время и активно применяются для решения важных задач. Теории, на которых базируется низкоуровневое программирование:

• компьютерная архитектура;
• операционные системы.

Вначале был создан машинный код в виде первого языка программирования низкого уровня. Он представлял собой комплекс последовательных команд, передаваемых на процессор нулями и единицами. Нуль означал, что электрический сигнал на устройстве отсутствует. Единица являлась обозначением подачи на устройство какого-то импульса.

В результате с помощью потока сигналов процессор активизировался для решения поставленных задач. Например, первоначальные коды были предназначены для выполнения ЭВМ элементарных операций: таких, как арифметические вычисления, передача простейших данных от одного регистра к другому, сравнение разного числа кодов.

С течением времени задачи, которые могли решать языки программирования, усложнялись. Изменения касались увеличения количества команд и скорости их реализации. Для повышения эффективности и универсальности машинные коды разбивали на микропрограммы.  

Понятие, характеристики и назначение

Определение

Низкоуровневым языком программирования называют язык, близкий к программированию непосредственно в машинных кодах эксплуатируемого реального или виртуального процессора.

В данном случае машинные команды обозначают с помощью мнемоники, в форме продуманных сокращений слов человеческого языка (обычно английских), а не в виде ряда из двоичных нулей и единиц. В некоторых случаях одному мнемоническому значению соответствует совокупность машинных команд, предназначенных для выполнения одинакового действия с разными ячейками памяти процессора.

Низкоуровневые языки программирования также могут обладать дополнительными возможностями, в том числе, макроопределения (или макросы). С помощью директив управляют трансляцией машинных кодов с занесением констант и литеральных строк, резервированием памяти для переменных и размещением исполняемого кода по конкретным адресам.

Благодаря этим языкам можно оперировать не конкретными, а переменными ячейками памяти. Работа осуществляется с учетом особенностей конкретного семейства процессоров.

Программы для первых компьютеров писались в двоичных машинных кодах, что представляло собой достаточно трудоемкую и сложную задачу. Упростить процесс позволили низкоуровневые языки программирования. С их помощью машинные команды приобрели более понятный вид. Функцию преобразования их в двоичный код выполняли особые программы (трансляторы) двух видов:

• компиляторы, необходимые для трансформации текста программы в машинный код, сохраняемый и затем используемый уже без компилятора, например файлы с расширением *.ехе;
• интерпретаторы, которые преобразуют частично программу в машинный код, выполняют и далее переходят к следующей части.

Программист, специализирующийся на написании алгоритма для компьютера на низкоуровневом языке, обращается напрямую к компьютерным ресурсам:

• процессору;
• памяти;
• периферийным устройствам.

Такой процесс гарантирует высокую скорость функционирования программ, что объясняется отсутствием скрытых фрагментов кода, добавляющих автоматически компилятор во время трансформации исходного кода в бинарный.

При использовании низкоуровневых языков за все ресурсы внутри компьютера, включая время загрузки процессора и выделяемую память, ответственен программист. В связи с этим языки низкого уровня считают небезопасными, что объясняется большим количеством ошибок в программном коде по сравнению с высокоуровневыми языками.

Низкоуровневое программирование используют для разработки компактного программного обеспечения: такого, как системы реального времени; микроконтроллер; драйверы, управляющие внешними устройствами (включая принтеры, сканеры, камеры).

Примеры таких языков, список популярных

Низкоуровневые языки программирования характеризуются достаточно объемной историей, однако распространение получили лишь некоторые из них. Такой выбор объясняется конкретным назначением каждого языка.

Ассемблер

Данный класс появился после машинных кодов. Его особенность заключается в более широком наборе команд, который может не соответствовать командам конкретной ЭВМ. Данное обстоятельство способствовало открытию новых возможностей. Ассемблер обладает рядом преимуществ по сравнению с машинным кодом:

• написание наиболее компактного кода, что обеспечивает быстродействие машины;
• хранение в оперативной памяти части реализованной задачи и применение ее при необходимости;
• широкий спектр функций при низкой ресурсоемкости.

Указанные достоинства являются основными из списка. Примеры кода рассматриваемого семейства в настоящее время активно применяют в образовании, так как это эффективный способ обучения процессу взаимодействия с микропроцессорами.

Forth

Данный язык из класса низкоуровневых был создан примерно в 70-х годах XX века. Forth характеризуется рядом достоинств, благодаря которым завоевал популярность среди специалистов определенных сфер. В то время машинные языки программирования эксплуатировались все реже, а Форт оценили по достоинству многие.

Программисты, обладающие знаниями архитектуры процессора, с его помощью могли написать ядро для устройства в течение нескольких дней. Опытные специалисты, применяя в работе Forth, получают возможности для реализации самых оригинальных идей.

С

Данный язык является наиболее известным и часто используемым в программировании с 70-х годов XX столетия. Структура данного языка похожа на структуру машинного и ассемблера. В связи с этим, Си активно применяют в процессе создания операционных систем, драйверов, системного программного обеспечения.

Нередко данный тип относят к языкам высокого уровня, однако, согласно определению, он относится к низкоуровневым языкам. Отнесение языка к той или иной группе определяется его назначением. Исходя из набора поддерживаемых команд, Си можно сопоставить с языками низкого уровня.

Преимущества и недостатки, в чем отличие от языков высокого уровня

Низкоуровневые языки обычно применяют для создания системных программ небольшого объема, драйверных устройств, стыковых модулей для нестандартного оборудования, в процессе программирования специальных микропроцессоров. Это оптимальное решение в тех случаях, когда в приоритете такие качества, как компактность, быстродействие, обеспечение прямого доступа к аппаратным ресурсам.

Преимущества языков низкого уровня:

• возможность создания эффективных программ;
• компактность;
• доступ ко всем возможностям процессора.

Недостатки низкоуровневых языков:

• высокие требования к квалификации программиста;
• необходимость в понимании устройства микропроцессорной системы, для которой предполагается написание программы;
• отсутствие возможности для переноса результирующей программы на компьютер или устройство, отличающееся типом процессора;
• на разработку больших и сложных программ необходимо затратить много времени.

Так как программы, созданные на языке низкого уровня, не требуют интерпретации или компиляции, они характеризуются большей скоростью по сравнению с аналогами, написанными на средне- и высокоуровневых языках. В этом случае программы взаимодействуют напрямую с регистрами и памятью. Низкоуровневые языки отличаются от других высокой эффективностью, что можно объяснить потреблением меньшего объема памяти. 

С точки зрения работы с языком, низкоуровневые типы характеризуются повышенной сложностью. Программисты нередко испытывают трудности с бинарным кодом и мнемоникой. Языки низкого уровня более технические по сравнению с другими, так как конкретная инструкция пишется под определенную архитектуру компьютера.

В связи с зависимостью от машин, низкоуровневые языки менее портируемые в отличие от средне- и высокоуровневых. Такое понятие, как абстракция, является отношением между языком и аппаратной частью компьютера. В случае с языками низкого уровня данный показатель минимален, либо отсутствует.

Будущее низкоуровневого программирования

Языки низкого уровня характеризуются рядом преимуществ и не лишены недостатков. Однако у низкоуровневого программирования есть предпосылки для дальнейшего развития. К примеру, ассемблер будет востребован до тех пор, пока существуют разнотипные процессоры.

Программисты, обладающие соответствующими знаниями данного языка, могут достаточно просто оптимизировать написанный на нем код. Подобные знания упрощают понимание архитектуры компьютера и функционирования его аппаратной части, что гарантирует грамотное написание программного обеспечения.

Снижение популярности ассемблера объясняется эволюцией в области программирования. Сегодня в приоритете скорость разработки и надежность, что отличает высокоуровневые языки. Такое положение дел не исключает востребованность ассемблера в будущем. Причинами увеличения спроса на него могут послужить достаточно низкая себестоимость и высокое быстродействие, что важно при решении ряда специализированных задач.

Примечание

Не так давно была разработана новая типобезопасная версия языка низкого уровня Форт. Язык Factor создал Слава Пестов и работает над его развитием.

Сам Форт также обладает потенциалом. Это оптимальное решение для создания мультиплатформенных систем, включая операционные системы и системы программирования. Возможно, данный язык займет в будущем какую-либо значимую нишу, благодаря своей уникальной особенности. Она заключается во внутреннем устройстве в виде «шитого кода», который отличается простотой, дешевизной и эффективностью байт-кодов.

Также современная IT индустрия не готова отказаться от языка низкого уровня С. Это простой, портированный на десятки платформ и стандартизированный низкоуровневый язык, который достаточно востребован в настоящее время. В дальнейшем его принципы могут быть использованы для создания новых языков.

Тема 1. Алгоритмизация и программирование. Технологии программирования. Языки программирования высокого уровня

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………………………. 6

Тема 1. Алгоритмизация и программирование. Технологии программирования. Языки программирования высокого уровня…………………………………………………………………………….. 7

1.1. Понятие алгоритма и его свойства. Блок-схема алгоритма. Основные алгоритмические конструкции 7

1.2. Программы линейной структуры. Операторы разветвления. Операторы цикла 11

1.3. Понятие о структурном программировании. Модульный принцип программирования. Принципы проектирования программ сверху вниз и снизу вверх. Подпрограммы…………………………………. 27

1.4. Объектно-ориентированное программирование…………………. 33

1.5. Интегрированные среды программирования………………………. 36

1.6. Этапы решения задач на компьютере………………………………….. 39

1.7. Эволюция и классификация языков программирования. Основные понятия языков программирования 42

1.8. Структуры и типы данных языка программирования………… 51

Тесты по теме 1…………………………………………………………………………….. 60

Тема 2. Локальные и глобальные сети ЭВМ. Методы защиты информации 103

2.1. Сетевые технологии обработки данных……………………………. 103

2.2. Основы компьютерной коммуникации. Принципы построения и основные топологии вычислительных сетей, коммуникационное оборудование…………………………………………….. 105

2.3. Сетевой сервис и сетевые стандарты. Программы для работы в сети Интернет 110

2.4. Защита информации в локальных и глобальных компьютерных сетях. Шифрование данных. Электронная подпись 123

Тесты по теме 2…………………………………………………………………………… 137

Список литературы……………………………………………………………………. 173

Ответы к тестам………………………………………………………………………….. 175

Заключение………………………………………………………………………………….. 178

Введение

Данное учебное пособие продолжает курс по базовой информатике для бакалавров технических специальностей.

В пособии излагаются разделы современной информатики, связанные с изучением алгоритмизации и основ программирования, а также локальными и глобальными компьютерными сетями. Таким образом, вместе с двумя предыдущими пособиями серии, написанными А.П. Воробьевой и Е.Е. Ершовой, пособие охватывает все основные разделы курса информатики, изучение которых предусмотрено государственными образовательными стандартами.

Для контроля усвоения изучаемого теоретического материала предлагаются тесты, ответы к которым приводятся в конце издания. Более глубокие знания можно получить, воспользовавшись рекомендуемой по изучаемым темам литературой.

Тема 1. Алгоритмизация и программирование. Технологии программирования. Языки программирования высокого уровня

Эволюция и классификация языков программирования. Основные понятия языков программирования

Алгоритм – это точно определенное описание способа решения задачи в виде конечной последовательности действий. Иначе говоря, это описание является формальным

Программа – это логически упорядоченная последовательность команд, необходимая для управления компьютером. Программа является фактической реализацией алгоритма на том или ином конкретном языке программирования. Программа, с которой работает процессор, представляет собой последовательность чисел, называемую машинным кодом. Написать программу в машинном коде достаточно сложно и поэтому для представления алгоритма в виде, понятном компьютеру, служат языки программирования.

Языки программирования — этоискусственные языки. Они отличаются от естественных ограниченным, достаточно малым числом слов, значение которых понятно компьютеру (транслятору), и строгими правилами записи команд (операторов). Совокупность требований для записи команд образуют синтаксис языка, а смысл каждой команды – семантику языка.

Если язык программирования ориентирован на конкретный тип процессора и учитывает его особенности, то он называется языком программирования низкого уровня. “Низкий уровень” здесь означает, что операторы близки к машинному коду и ориентированы на конкретный тип процессора. Языком самого низкого уровня является язык Ассемблера, который представляет каждую машинную команду в виде символьных условных обозначений, называемых символьными мнемониками. Перевод программы на языке Ассемблера в машинный язык называется транслитерацией. Программа, написанная на языке низкого уровня, может быть использована только в той операционной среде, в которой она была создана. С помощью языков низкого уровня создаются очень эффективные и компактные программы, так как разработчик получает доступ ко всем возможностям процессора.

Языкипрограммирования высокого уровня ближе и понятнее человеку, чем компьютеру. В программах, созданных на языках высокого уровня, особенности компьютерных систем не учитываются, перенос программ на уровне исходных текстов на другие платформы не создает трудностей, если в них создан транслятор этого языка. Разрабатывать программы на языках высокого уровня проще, а ошибок допускается меньше. Иногда различают языки среднего уровня, позволяющие как эффективно использовать низкоуровневые ассемблерные инструкции, так и пользоваться возможностями языков высокого уровня. В частности, таким языком является C++ — основной язык системного программирования.

Языки программирования принято делить на пять поколений. В первое поколение входят языки, созданные в начале 50-х годов XX века. Это были первые языки ассемблера, созданные по принципу » одна инструкция – одна строка».

Расцвет второго поколения языков программирования пришелся на конец 50-х – начало 60-х годов. Тогда был разработан символический ассемблер, в котором появилось понятие переменной. Он стал первым полноценным языком программирования. Благодаря его возникновению заметно возросли скорость разработки и надежность программ.

Появление третьего поколения языков программирования принято относить к 60-м годам. В это время родились универсальные языки высокого уровня, с их помощью удается решать задачи из любых областей. Такие качества новых языков, как относительная простота, независимость от конкретного компьютера и его операционной системы, возможность использования мощных синтаксических конструкций, позволили резко повысить производительность труда программистов. Подавляющее большинство языков этого поколения успешно применяется и сегодня.

С начала 70-х годов по настоящее время продолжается период языков четвертого поколения. Эти языки предназначены для реализации крупных проектов, повышения их надежности и скорости создания. Они обычно ориентированы на специализированные области применения, где хороших результатов можно добиться, используя не универсальные, а проблемно-ориентированные языки, оперирующие конкретными понятиями узкой предметной области. Как правило, в эти языки встраиваются мощные операторы, позволяющие одной строкой описать такую функциональность, для реализации которой в языках младших поколений потребовались бы тысячи строк исходного кода.

Рождение языков пятого поколения произошло в середине 90-х годов. К ним относятся также системы автоматического создания прикладных программ с помощью визуальных средств разработки, без знания программирования. Главная идея, которая закладываемая в эти языки,- возможность автоматического формирования результирующего текста на универсальных языках программирования (который потом требуется откомпилировать). Инструкции же вводятся в компьютер в максимально наглядном виде с помощью методов, наиболее удобных для человека, не знакомого с программированием.

С точки зрения способа выполнения программы компьютером, языки программирования делятся на компилируемые и интерпретируемые.

Транслятор – это программа или техническое средство, выполняющее преобразование программы, представленной на одном из языков программирования, в программу на другом языке, в определенном смысле равносильную первой.

Компилятор – это программа, предназначенная для трансляции исходного текста программы с высокоуровневого языка в объектный код.

Компилировать означает проводить трансляцию программы с проблемно-ориентированного языка на машинно-ориентированный язык (создание объектного кода) для ее исполнения. Компиляция в программировании – преобразование программы, представленной на одном из языков программирования, в коды на машинно-ориентированном языке, которые принимаются и исполняются непосредственно процессором. Результатом компиляции является объектный файл с необходимыми внешними ссылками для компоновщика. Входной информацией для компилятора является описание алгоритма или программа на языке программирования. На выходе компилятора находится эквивалентное описание алгоритма на машинно-ориентированном языке (объектный код). Программа уже переведена в машинные инструкции, однако еще не полностью готова к выполнению. В объектном файле имеются ссылки на различные системные функции. Даже если в программе явно не упомянута ни одна функция, необходим, по крайней мере, один вызов системной функции – завершение программы и освобождение всех принадлежащих ей ресурсов.

Компоновщик – модуль системы программирования или самостоятельная программа, которая собирает результирующую программу из объектных модулей и стандартных библиотечных модулей. Этот процесс называется компоновкой (сборкой), и его результатом является исполняемый файл.

Исполняемый файл – это файл, который может быть обработан или выполнен компьютером без предварительной трансляции. Обычно исполняемый файл получается в результате компиляции и компоновки объектных модулей и содержит машинные команды и/или команды операционной системы.

Интерпретация программ – процесс непосредственного покомандного выполнения программы без предварительной компиляции, «на лету». Интерпретатор анализирует и тут же выполняет программу покомандно, по мере поступления ее исходного кода на вход интерпретатора. Алгоритм работы простого интерпретатора таков:

1. прочитать инструкцию;

2. проанализировать инструкцию и определить соответствующие действия;

3. выполнить соответствующие действия;

4. если не достигнуто условие завершения программы, прочитать следующую инструкцию и перейти к пункту 2.

Интерпретация связана с получением переменными значений в процессе работы программы.

Процедура интерпретации не является процессом создания исполняемого файла. Интерпретация не позволяет изменить синтаксис языка – набор правил построения фраз алгоритмического языка, позволяющий определить осмысленные предложения в этом языке. Интерпретация не позволяет изменить семантику (смысл) языка программирования. Обычно при описании семантики в рамках операционного подхода исполнение конструкций языка программирования трактуется с помощью некоторой воображаемой (абстрактной, виртуальной) ЭВМ.

В большинстве случаев интерпретируемая программа работает намного медленнее, чем скомпилированная программа, но не требует затрат на компиляцию, что в случае небольших программ может повышать общую производительность.

Классификацию основных языков программирования, как компилируемых, так и интерпретируемых, можно представить на схеме таким образом (рис. 14):

Рис. 14. Классификация языков программирования

Процедурное программирование, по сути дела, есть отражение фон-Неймановской архитектуры компьютера. Программа, написанная на процедурном языке, представляет собой последовательность команд, определяющих алгоритм решения задачи. Основная идея процедурного программирования — использование памяти для хранения данных. Основная команда — присваивание, с помощью которой определяется и меняется состояние отдельных ячеек памяти компьютера. Программа производит преобразование содержимого памяти, изменяя его от исходного состояния к результирующему.

Различают следующие основные языки процедурного программирования:

· Фортран – создан в начале 50-х годов 20-го века для программирования научно-технических задач;

· Кобол – создан в конце 60-х годов 20-го века для решения задач обработки больших объемов данных, хранящихся на различных носителях данных;

· Алгол (1960 год) –многоцелевой расширенный язык программирования. В нем впервые введены понятия «блочная структура программы» и «динамическое распределение памяти».

В середине 60-х годов 20-го века был создан специализированный язык программирования для начинающих – BASIC. Он характеризуется простотой освоения и наличием универсальных средств для решения научных, технических и экономических задач, а также задач, например, игровых.

Все перечисленные выше языки были ориентированы на различные классы задач, но они в той или иной мере были привязаны к конкретной архитектуре ЭВМ.

В 1963-1966 гг. был создан многоцелевой универсальный язык PL-1. Этот язык хорошо приспособлен для исследования и планирования вычислительных процессов, моделирования, решения логических задач, разработки систем математического обеспечения.

Язык Паскаль (Pascal, 1968-1971 гг.) — язык процедурного программирования наиболее популярный для персональных компьютеров, который и в настоящее время успешно применяется при обучении программированию. В основу языка Pascal положен подход от общей задачи к частным (более простым и меньшим по объему). К основным принципам, которыми обладает Паскаль, можно отнести:

· Структурное программирование, которое основано на использовании подпрограмм и независимых структур данных;

· Программирование «сверху-вниз», когда задача делится на простые, самостоятельно решаемые задачи. Затем выстраивается решение исходной задачи полностью сверху вниз.

Язык АДА (1979 г.) назван в честь первой программистки Ады Лавлейс — дочери Байрона. Его отличает модульность конструкций.

Язык С (Си, начало 70-х годов) также относится к языкам процедурного программирования. Первоначальный его вариант планировался как язык для реализации операционной системы Unix вместо языка Ассемблера. Одной из особенностей языка Си является то, что различия между выражениями и операторами сглаживаются, что приближает его к функциональным языкам программирования. Кроме того, в языке Си отсутствует понятие процедуры, а использование подпрограмм основано на понятии функции, которая может сочетать в себе возможности процедуры. С одной стороны, по набору управляющих конструкций и структур данных его можно отнести к языкам высокого уровня, а с другой – он имеет набор средств прямого обращения к функциональным узлам компьютера, а это означает, что его можно использовать как операционный язык.

Рассмотрим другие группы языков программирования.

К декларативным языкам программирования относятся функциональные и логические языки.

Функциональное программирование — это способ составления программ, в которых единственным действием является вызов функции. В функциональном программировании не используется оперативная память, как место для хранения данных, а, следовательно, не используются промежуточные переменные, операторы присваивания и циклы. Ключевым понятием в функциональных языках является выражение. Программа, написанная на функциональном языке, представляет собой последовательность описания функций и выражений. Выражение вычисляется сведением сложного к простому. Все выражения записываются в виде списков. Первым функциональным языком стал язык Лисп (LISP, LIST Processing- обработка списков), он создан в 1959 г. Этот язык позволяет обрабатывать большие объемы текстовой информации.

Логическое программирование — это программирование в терминах математической логики. В 1973 году был создан язык искусственного интеллекта Пролог (Prolog, Programming in Logic). Программа на языке Пролог строится из последовательности фактов и правил, затем формулируется утверждение, которое Пролог пытается доказать с помощью правил. Язык сам ищет решение с помощью методов поиска и сопоставления, которые в нем заложены. Логические программы не отличаются высоким быстродействием, так как процесс их выполнения сводится к построению прямых и обратных цепочек рассуждений разнообразными методами поиска.

Языки программирования баз данных.отличаются от алгоритмических языков прежде всего своим функциональным назначением. При работе с базами данных выполняются следующие операции:

· создание, преобразование и удаление таблиц в БД;

· поиск, отбор, сортировка по запросам пользователя;

· добавление новых записей и модификация существующих, удаление записей и др.

Для обработки больших массивов информации и выборки записей по определенным признакам был создан структурированный язык запросов SQL (Structured Query Language — «язык структурированных запросов»). Язык SQL – это стандартный язык работы с реляционными (состоящими из таблиц) базами данных.

Сегодня в мире ведущие производителями СУБД являются компании Microsoft (SQL Server), IBM (DB2), Oracle, Software AG (Adabas), Informix и Sybase. Практически в каждой СУБД имеется свой встроенный язык работы с БД, являющийся той или иной разновидностью SQL. Так, например, в Oracle имеется встроенный язык PL/SQL, в Informix – INFORMIX 4GL, в Adabas – Natural и т.д.

Языки программирования для компьютерных сетей являются интерпретируемыми. Интерпретаторы для них распространяются бесплатно, а сами программы – в исходных текстах. Такие языки называются также языками написания скриптов.

· Формат HTML (HyperText Markup Language) – универсальный формат разметки гипертекста, используемый для подготовки Web-документов для Интернета. Язык позволяет форматировать текст, добавлять графические образы, работать с таблицами и организовывать связь одного документа с другим с помощью механизма гиперссылок (см. п. 2.3). В отличие от языков программирования и других форматов разметки, HTML довольно «демократичен», синтаксическая ошибка в разметке обычно не приводит к «зависаниям» или каким-либо сообщениям об ошибках, хотя, разумеется, может вызвать неправильное форматирование документа.

· Язык Perl (1980 г.) содержит многочисленные функции работы со строками, массивами, всевозможные средства преобразования данных.

· Язык PHP (1995-1997 гг.) обладает средствами доступа к БД и используется создателями динамических сайтов во всем мире.

· Язык Tcl/Tk (конец 80-х годов) состоит из мощных команд, предназначенных для работы с абстрактными нетипизированными объектами и позволяет создавать программы с графическим интерфейсом.

· Формат VRML (1994 г.) создан для организации виртуальных трехмерных интерфейсов в Интернете.

· Формат XML. С 1996 г. идет работа над созданием универсального языка описания структуры документов. В перспективе XML становится заменой как языка HTML, так и других языков разметки.

К скриптовым можно отнести также объектно-ориентированные языки Java и язык сценариев Javascript, используемые в программировании для Web.

Тесты по теме 1

Связь между языком высокого уровня (например, Java) и Assembly языком?

В моей языковой книге Assembly уровни виртуальных машин перечислены следующим образом:

• Уровень 4: Язык Высокого Уровня
• Уровень 3: Assembly Язык
• Уровень 2: Архитектура Набора Инструкций (ISA)
• Уровень 1: Цифровая Логика

Согласно Книге, Уровень 2 (ISA) — это инструкции для процессора; ISA также называется машинным языком . Каждая инструкция на этом уровне выполняется либо непосредственно аппаратным обеспечением компьютера, либо программой, встроенной в микропроцессорную микросхему, называемую микропрограммой .

Выше уровня 2 находится язык Assembly уровня 3, языки программирования, которые обеспечивают уровни перевода, чтобы сделать крупномасштабную разработку программного обеспечения практичной. Этот уровень использует короткие мнемоники, такие как ADD, SUB и MOV, которые могут быть легко переведены в ISA на уровне 2. Эти типы программ должны быть полностью переведены или собраны на машинный язык на уровне ISA, прежде чем они могут быть выполнены.

Верхний уровень — это Уровень 4, языки программирования высокого уровня, такие как C, C++ и Java. Они заявлены как языки, содержащие мощные операторы, которые переводятся в несколько языковых инструкций assembly.

Тем не менее, я не совсем понимаю, каковы отношения между языком высокого уровня, скажем, Java в данном случае, и Assembly языком. На мой взгляд, языки высокого уровня упрощены до такой степени, что один запрограммированный оператор может по своей сути выполнять множество функциональных строк кода, в отличие от assembly, который нуждается в явном операторе для каждого действия.

Может ли кто-нибудь внести свой вклад, чтобы прояснить это для меня? Это мой первый раз, когда я смотрю в Assembly, и до сих пор это совсем другой мир, чем мой опыт в C#.

java

c++

c

assembly

Поделиться

Источник

Analytic Lunatic    

15 января 2014 в 23:39

5 ответов

• Какова связь между языком C и архитектурой фон Неймана?

  Я когда-нибудь слышал, чтобы кто-то так говорил. Я не знаю, что он имеет в виду. Существует ли какая-то особая связь между языком C и архитектурой фон Неймана? Спасибо! Я нахожу статью, в которой обсуждаются c и фон Нейман в этом файле pdf . Это делает мой вопрос более конкретным. (страница 2-6)

• В чем разница между языком программирования и языком сценариев?

  Возможные Дубликаты : What’s разница между a “script” и an “application”? Когда язык считается языком сценариев? В чем разница между языком ядра веб-приложения и языком веб-сценариев? Что такое точное использование веб-скриптового языка, такого как Python? Когда мы…

2

Количество утверждений высокого уровня на assembly оператора варьируется настолько, что это плохая мера разницы между ними. Люди часто несколько удивляются тому, как мало языковых операторов assembly может потребоваться для реализации чего-то, что кажется гораздо более сложным. В некоторых случаях что-то даже оказывается намного проще на языке assembly, чем на языке более высокого уровня.

Основное отличие заключается в том, что на языке assembly у вас есть прямой доступ к регистрам CPU, который недоступен на большинстве языков более высокого уровня. Вы также несете ответственность за управление регистрами-решаете, какую переменную поместить в какой регистр, как долго ее там хранить, когда записывать обратно в память и так далее.

Аналогичным образом, у вас, как правило, больше контроля (и ответственности) за то, как вы размещаете свои данные в памяти. На языке более высокого уровня компилятор решает, какие переменные создавать в стеке, что создавать в статической памяти, что выделять в куче и так далее. В некоторых случаях (например, C или C++) у вас есть некоторая степень косвенного контроля над этими решениями, например, локальные переменные обычно выделяются в стеке, а глобальные-статически. В языке assembly этот элемент управления является прямым и явным. Например, вам не обязательно ссылаться на локальную переменную по имени-обычно вы явно ссылаетесь на смещение от указателя стека.

Еще один (в основном довольно незначительный) момент: не все CPUs используют микропрограммирование. В некоторых случаях все инструкции реализуются непосредственно в аппаратном обеспечении. Также могут быть различия между различными моделями CPUs, которые реализуют один и тот же набор команд-например, в линейке Intel x86 ранние модели (например, 8088, 80286) использовали микрокод для многих инструкций. Более поздние модели используют микрокодирование намного меньше, в первую очередь для увеличения скорости выполнения. Для программиста это изменение в значительной степени не имеет значения, за исключением того, что микрокодированные инструкции, как правило, выполняются относительно медленно на текущих процессорах, поэтому вы с большей вероятностью избежите их в большинстве новых кодов.

Поделиться

Jerry Coffin    

16 января 2014 в 00:14

2

Между языками более высокого уровня и assembly языками нет прямой связи.

Возможно , компилятор C или Java JIT генерирует язык assembly, а затем запускает ассемблер, чтобы преобразовать его в машинные инструкции.

С другой стороны, может оказаться, что это не так, поскольку компилятор или JIT так же способен выводить машинные инструкции, как и ассемблер.

Это полностью решение о разработке/реализации, когда вы пишете свой компилятор C или Java JIT. Поэтому, если бы вы рисовали диаграмму технологий, используемых для компиляции и выполнения кода на языке более высокого уровня, вы могли бы полностью исключить уровень 3, в зависимости от того, как именно был написан компилятор. язык Assembly-это в основном (не полностью) многословный способ написания машинных инструкций в виде удобочитаемого текста, но это не единственный способ генерировать машинные инструкции (поскольку машинные инструкции-единственный способ заставить CPU делать что-либо, связанное с «цифровой логикой»).

Я не совсем уверен, почему assembly указан как отдельный «virtual machine level». В отличие от языка высокого уровня, он не связан с моделью выполнения, существенно отличающейся от модели, используемой машинными инструкциями. Тем не менее, он абстрагирует некоторые вещи, которые не обязательно абстрагируются машинными инструкциями. Например, он содержит метки, исправления и т. Д., Которые заменяются адресами и значениями к моменту загрузки машинного кода в память и готовности к запуску. Но опять же, машинный код, хранящийся в исполняемом файле, тоже абстрагирует эти вещи, так какой же это уровень? Возможно, читая дальше в своей книге, вы найдете примеры того, для чего предназначена эта классификация по уровням.

Поделиться

Steve Jessop    

16 января 2014 в 00:18

• связь между машиной и языком assembly

  Какова связь между машинным языком и assembly языковым программированием?

• .Чистый язык Assembly

  Я понимаю разницу между декомпилятором и дизассемблером ( дизассемблер .net/декомпилятор ), то есть дизассемблер позволяет конвертировать машинный код в язык assembly (который вы можете увидеть в окне Dissassembly в Visual Studio), а декомпилятор преобразует язык assembly в язык высокого уровня,…

1

В прежние времена, а иногда и сегодня, компиляторы и переводчики переводили язык высокого уровня на язык Assembly. Ассемблер преобразует язык assembly в машинный язык.

Концептуальные уровни связаны с концепциями абстракции, производительностью и мобильностью. Языки высокого уровня позволяют программам реализовывать больше концепций, а не беспокоиться о регистрах и аппаратном обеспечении. Таким образом, программисты могут быть более продуктивными.

Концепции языков высокого уровня обеспечивают более легкую переносимость между платформами. Например, структура данных стека, реализованная в 80386 assembly, не работает на ARM7. Модуль должен быть переписан для ARM7, чтобы все, что его использует, было перенесено на ARM7.

Время разработки замедляется до обхода, когда разработчики кодируют в assembly. Необходимо повысить производительность, чтобы быстрее производить продукцию и проекты. Производительность также включает время на устранение ошибок.

Например, возьмем оператор a = b + c; , который является присвоением суммы b и c переменной a . Это включает в себя следующие (общие) операции низкого уровня:

1. скопируйте значение переменной b из памяти в регистр 0
2. скопируйте значение переменной c из памяти в регистр 1
3. добавьте регистр 0 в регистр 1 и поместите сумму в регистр 2
4. сохраните значение в регистре 2 для переменной a в памяти.

Таким образом, здесь соотношение составляет одну строку языка высокого уровня к 4 строкам языка assembly. Чтобы убедиться в этом, возьмите программу hello world и распечатайте список языков assembly.

Если у разработчика частота внедрения ошибок составляет 1 ошибку на строку кода, то приведенный выше пример языка assembly будет подвержен 4 ошибкам, а язык высокого уровня-1. Языки более высокого уровня также были разработаны для уменьшения ошибок, генерируемых программистами по мере увеличения размера приложения.

Одним из недостатков языков высокого уровня является их возможность доступа к оборудованию или оптимизации для конкретного процессора. Фундаментальные FORTRAN и LISP, а также некоторые Java и C#, не позволяют легко получить доступ к оборудованию.

Существуют языки более высокого уровня, чем C, C++ и Java. Эти языки касаются абстрактных концепций и реализаций, позволяют программистам больше сосредоточиться на концепциях, чем на языках.

Поделиться

Thomas Matthews    

16 января 2014 в 01:50

1

Во-первых , каждый язык высокого уровня имеет свой собственный способ выполнения программ(некоторые из них похожи).

Программа Java компилируется в байт-код Java, а затем выполняется в эмуляторе(собственном виртуальном компьютере). Во время выполнения этот эмулятор взаимодействует с операционной системой (извне) и использует ее вызовы операционной системы.
Например : у вас есть файл explorer, реализованный в Java. Когда выполняется часть кода, которая удаляет файл, в операционную систему отправляется сообщение для удаления.

Тем не менее, основная идея в языках высокого уровня-это абстракция, которую вы можете использовать(если вы хотите реализовать запросы для базы данных, вам на самом деле наплевать на оптимизацию на уровне assembly).

История : Первые компьютеры (конечно, с электрическим питанием) были запрограммированы только на языке assembly. Почему это произошло и почему не было запрограммировано непосредственно в Java? Потому что ему нужен был переводчик с языка Java на язык, который знает аппаратное обеспечение, и этот переводчик(который, по сути, является компилятором более или менее) занимает невероятное количество памяти, и, вероятно, в то время было невозможно выполнить для каждой программы.

Было легко придумать оператор цикла «for», но невозможно реализовать транслятор, который выполнялся каждый раз, когда использовался цикл.

После разработки аппаратного обеспечения были реализованы компиляторы и созданы языки высокого уровня.

Таким образом, эта связь, которую вы хотите понять, на самом деле является просто непрерывным развитием языков программирования в течение истории компьютеров.

Поделиться

speedyxvs    

16 января 2014 в 02:08

0

Я думаю, что ответ таков: только если вы считаете, что машинный код = assembly код. Языки высокого уровня в основном компилируются или интерпретируются. В первом случае язык высокого уровня переводится в набор инструкций машинного кода, который зависит от типа архитектуры. Однако в большинстве случаев существует соответствие 1:1 между кодом assembly и машинным кодом, но это не всегда верно (я предлагаю вам прочитать это обсуждение Assembly code vs Machine code vs Object code? ).

Во втором случае интерпретируемые языки переводятся на промежуточный язык, который затем выполняется непосредственно интерпретатором, пропуская перевод машинного кода. Таким образом, в этом случае код assembly не создается.

Поделиться

Pablo R. Mier    

16 января 2014 в 00:14

Похожие вопросы:

Какова связь между POSIX и C языком?

Я понимаю, что язык C является стандартом ISO , и я могу видеть из Википедии, что стандарт включает в себя 29 заголовочных файлов , и что в соответствии с этими заголовочными файлами приложение C…

Связь между языком и масштабируемостью

Я наткнулся на следующее заявление в Trapexit, веб-сайте сообщества Erlang: Erlang-это язык программирования, используемый для создания масштабируемых мягких систем реального времени с требованиями…

Является ли C# языком высокого уровня?

Является ли C# языком высокого уровня? Я вижу его скорее как средний уровень, но я все еще не уверен в этом. Считаете ли вы его таким же высоким уровнем, как некоторые популярные скриптовые языки?…

Какова связь между языком C и архитектурой фон Неймана?

Я когда-нибудь слышал, чтобы кто-то так говорил. Я не знаю, что он имеет в виду. Существует ли какая-то особая связь между языком C и архитектурой фон Неймана? Спасибо! Я нахожу статью, в которой…

В чем разница между языком программирования и языком сценариев?

Возможные Дубликаты : What’s разница между a “script” и an “application”? Когда язык считается языком сценариев? В чем разница между языком ядра веб-приложения и языком…

связь между машиной и языком assembly

Какова связь между машинным языком и assembly языковым программированием?

.Чистый язык Assembly

Я понимаю разницу между декомпилятором и дизассемблером ( дизассемблер .net/декомпилятор ), то есть дизассемблер позволяет конвертировать машинный код в язык assembly (который вы можете увидеть в…

Разница между ISA (например, MIPS) и Assembly языками

В чем разница между языком ISA (например, MIPS) и языком Assembly? Я вижу некоторые контексты, где они, по-видимому, используются как синонимы.

Разница между машинно-ориентированным языком высокого уровня и языком высокого уровня

Я знаю, что Бэббидж-это машинно-ориентированный язык высокого уровня для машин серии GEC 4080. В чем разница между машинно-ориентированным языком высокого уровня и языком высокого уровня?

Есть ли что-то, чего не может сделать язык assembly, но может сделать только машинный язык?

Недавно я собираюсь выучить какой-то базовый язык assembly, я искал wiki и понял, что язык assembly-это просто text version машинного языка, чтобы позволить человеку читать? Таким образом, это…

Основы компиляторов. Что это — компилятор, и как он работает

Современные компьютерные технологии находятся в постоянной стадии совершенствования. С каждым днем выходят все новые и новые технологии, позволяющие воплотить в жизнь то, что еще недавно определялось как фантастика. Сильным изменениям поддаются и языки, как человеческие, так и компьютерные. В данной статье мы подробно расскажем, что это – компилятор, как с ним работать, для чего он создавался и где его сейчас можно встретить. Статья рекомендуется не только начинающим пользователям операционной системы Windows, но и программистам, желающим познать скрытые знания своей системы.

Язык для операционной системы

Для начала стоит абстрагироваться, ведь программирование – это не только вбивание определенных ключей-слов в машину, это еще и тщательно продуманные действия, связанные с компонентами системы. Изначально был двоичный код, потом программисты создали полумашинный язык программирования – ассемблер, но для чего?

Представьте себе, что вам надо считать на калькуляторе программиста каждый бит, потом правильно его связывать и многое другое. В ассемблере все стало чуточку проще, но все еще очень и очень непросто, если сравнивать с современными языками программирования, например, С++, который называют одним из сложнейших, но про него речь пойдет чуть позже.

В языке ассемблер все осуществляется благодаря регистрам процессора: деление, умножение, перемещение значения из точки А в точку Б и т. д. Основная его проблема, что он все еще является полумашинным, но все равно поддается прочтению человеку, в отличии от хаотично раскиданных битов. Еще одним минусом было ограниченное количество этих самых регистров.

В 80-х годах решили придумать язык программирования, благодаря которому можно будет легко и просто написать операционную систему. Так появился С и компилятор С GCC от компании GNU. Если вы пользуетесь Linux, то обязательно должны были видеть продукты данной компании. Кстати, ассемблер используется и поныне, ведь некоторые компиляторы создают объектные файлы с двоичным кодом, а другие исполнительные – с кодом на ассемблере. Все зависит от платформы разработчика.

Современный компилятор имеет следующие программы в себе:

Дебагер – программа, которая отправляет сообщения об ошибке от линковщика, препроцессора, интерпретатора. Препроцессор – это программа, главной задачей которой является поиск специальных меток, начинающихся со знака #, и выполнение определенного рода команд. Например, добавления сторонней библиотеки для компиляции проекта. Интерпретатор – программа, которая переводит наш более-менее понятный язык программирования в двоичный код или ассемблер. Линковщик – программа, благодаря которой недостающие файлы автоматически подключаются.

Также существует 2 типа сборки проекта компилятором: динамическая и статическая. В первой добавляются лишь нужные проекту файлы, несмотря на среду разработки, а во втором случае — все в кучу (подключенные, конечно). Итак, из этого уже можно сказать, что компилятор – это целый список программ для сбора и обработки информации в понятный и логичный для компьютера вид. Дальше мы рассмотрим, с чего все начиналось.

Первые простейшие компиляторы

Может, вы удивитесь, но впервые объект нашей статьи (тогда его еще называли транслятор) появился в далеком 1954 году в Институте, специализирующемся на прикладной математике. Он включал в себя не настолько большой комплекс программ, как сейчас, но все равно был прорывом в науке на то время. Там не было дебагера, поэтому людям приходилось все делать буквально руками, причем используя при этом стандартную и дискретную математику, чтобы узнать, правильный ли результат получила электронно-вычислительная машина.

Возможна ли сборка без нового языка?

Если вы достаточно толковый программист, то вполне сможете выполнить эту задачу. Правда, для этого понадобится немало времени и сил. Кстати, раньше даже была профессия такая – программист-линковщик. Это только в новых языках программирования все автоматизировано, а раньше людям приходилось связывать куски кода Make файлами. Между прочим, некоторые проекты на Linux и сейчас можно собрать с помощью этих самых Make-файлов, нужно лишь указать их зависимости вручную.

После сбора кода линковщик отдавал работу уже компьютеру на обработку, где в итоге получал готовый бинарный код.

Как видите, компилятор – это не только программа, а еще и усилия множества людей. А они, как утверждал Генри Форд, пытаются автоматизировать каждый процесс.

Лучший компилятор Windows

Итак, многие из читателей знают, что существует множество мертвых языков, но еще больше живых, т. е. тех, которые хотя бы раз в год обновляют свою стандартную библиотеку. Как мы уже говорили, в 1980 году был создан С — это был прорыв. Многие наши отцы до сих пор обожают данный язык, но что с ним теперь?

Он живет и процветает в новом теле, если так можно сказать. Его наследником по праву является С++, хоть и его создателя воспрещают писать на нем код, похожий на С, многие программисты игнорирует это и делают, но почему допускается такое грубое нарушение правил?

Во-первых, он взял солидную долю стандартных библиотек от С, и новые компиляторы G++ способны компилировать код С, что уже само по себе указывает на их схожесть. Во-вторых, С++ был создан, чтоб заместить С, и итоги этого мы видим сейчас. К слову, программа компилятор G++ не «ругается» до тех пор, пока не будет использован хотя бы один класс – в этом и есть основное отличие двух языков. Можно назвать G++ лучшим компилятором, не зря ведь благодаря ему пишут мобильные приложения, операционную систему Windows и т. д.

Ваш путь будет тернист – это стоит знать прежде всего. Для начала работы с языком, например, если это С, вы обязательно должны будете ознакомиться с компилятором C. А если с ним не подружиться и не понять его логику, то ваши проекты один за одним будут лагать и вылетать.

Попытайтесь как можно больше читать книг не только про основы программирования, но и про историю создания языков, так вы обязательно начнете понимать саму суть процесса. Старайтесь совмещать практику и новые знания, так все куда быстрее запоминается. Кроме того, постарайтесь довести свой английский хотя бы до среднего уровня, иначе вам будет очень сложно в ориентировании по IDE.

В заключение

Надеемся, после прочтения данной статьи вы поняли, что это – компилятор, как он работает, зачем создавался и кому по сей день нужен. Стоит напомнить, что самое главное для программиста – это понимание ситуации, понимание основных принципов, поэтому очень надеемся, что статья вам в этом помогла.

Общие замечания к интерпретаторам

Разработка интерпретаторов для интерпретации программ на заданном исходном языке является одной из основных задач информатики. Сте­пень трудности проблемы реализации интерпретатора зависит от сложно­сти исходного языка и степени его отличия от базисного языка, на кото­ром должен быть записан сам интерпретатор.

Чтобы обеспечить корректность интерпретатора, при его проектиро­вании мы должны исходить из семантического определения интерпрети­руемого языка или по меньшей мере верифицировать его на соответствие этому. Обратим внимание на то, что математическое определение семан­тики ЯП аналогично интерпретирующим программам.

Особое положение занимают интерактивные, инкрементальные (поша­говые) интерпретаторы.
Для них не обязательно требуется сначала подго­товить всю программу целиком, включая вводимые данные, и только по­том ее интерпретировать. При интерактивной интерпретации можно программу и входные данные приготовить отдельными частями и полу­ченную часть — насколько это возможно — тут же проинтерпретировать (ЯП ВASIC специально ориентирован на инкрементальную интерпретацию).

Сейчас все ближе подходят к созданию интерпретаторов для таких языков, которые выглядят не так, как классические ЯП, ориентирован­ные на вычисления. В частности, в результате длительных исследований стала возможной интерпретация определенных языков, ориентированных скорее на спецификации, а не на вычисления (например, язык ПРОЛОГ, который служит для составления программ в машинно-интерпретируемой логике). Впрочем, для таких языков имеются определенные непре­одолимые преграды из-за границ вычислимости и сложности, которые для многих постановок задач делают практически невозможным исполь­зование этих языков.

Компилятор
берет программу на исходномязыке в качестве своих входных данных и вырабатывает программу на объектном языке, понятном машине.

Если программу, написанную на ЯП высокого уровня, мы хотим выпол­нять многократно, со все новыми исходными данными, то часто бывает эффективнее программу не интерпретировать, а сначала перевести на уже реализованный язык, возможно более близкий к машинному языку, а затем уже выполнять порожденную таким образом программу. Такой способ позволяет лучше приспособить программу к структуре фактиче­ски используемой машины и тем самым добиться далеко идущей ее оп­тимизации. В принципе такой перевод можно осуществить вручную, од­нако это требует больших затрат времени и при этом могут быть допуще­ны ошибки. Поэтому для этой цели используются специальные переводящие программы, называемые переводчиками
или компиляторами
(англ. соmputer).

Компилятор и интерпретатор обычно являются довольно сложными программами, которые воспринимают программу на исходном языке в форме текста, устанавливают внутреннюю структуру так заданной про­граммы, проверяя при этом ее синтаксическую корректность (синтак­сический анализ), и переводят программу на другой (объектный) язык или выполняют эту программу путем соответствующих действий.

ЯП определяется его синтаксисом и семантикой. В процессе компи­ляции или интерпретации программа, понимаемая как синтаксический объект, берется в качестве входных данных и в соответствии с ее семан­тикой превращается в программу на другом языке или в последователь­ность действий (процесс выполнения).

Языки программирования бывают высокого и низкого уровней.

Языки, ориентированные на конкретный тип процессора и учитывающие его осо­бенности называются языками низкого уровня.
Каждая команды языка низкого уровня не­посредственно реализует одну команду микропроцессора, и они всегда ориентированны на систему команд конкретного микропроцессора. Языком самого низкого уровня является язык ассемблера, который просто представляет каждую команду машинного кода, но не в виде чисел, а с помощью символьных условных обозначений, называемых мнемониками.

Языки высокого уровня
позволяют задавать желаемые действия в программе с по­мощью определенного набора операторов. Они значительно ближе и понятнее человеку, чем компьютеру. Каждая команда такого языка может состоять из десятка и более команд микропроцессо­ра. Писать программы на ЯП ВУ легче.

1 – машинно-зависимые (Ассемблер). Языки низкого уровня.

2 – машинно-ориентированные (Си)

3 – универсальные (Фортран, Паскаль, Basic)

4 — проблемно-ориентированные (GPSS, Лого, объектно-ориентированные (форт, Смолток))

5,6,7 – (Пролог, Лисп, СНОБОЛ).

Си, Си++

— вся машинно-зависимая часть программы достаточно легко локализуется и модифицируется при переносе программы на другую архитектуру.

Фортран

– первый язык высокого уровня (1958г., фирма IBM), используется и до сих пор, поддерживает модульное программирование, особенно предпочитается математиками.

Паскаль

– один из наиболее популярных в учебных целях (Н.Вирт), реализует большинство идей структурного программирования.

Бейсик

– для начинающих программистов, приближен к разговорному английскому языку, поддерживает модульное и структурное программирование.

Лого

, среди проблемно-ориентированных языков – используется в основном для целей обучения. Это диалоговый процедурный язык (простой синтаксис).

GPSS

– ориентирован на моделирование систем с помощью событий. Применяется там, где результаты исследований выражаются в терминах времени ожидания, длины очереди, использование ресурсов.

Смолток

– один из ранних ОО ЯП, основная конструкция – это объект и действия с ним, предназначен для нечисловых задач (при построении систем искусственного интеллекта).

Форт

– используется при решении задач имитационного моделирования в графических системах.

Языки функциональной группы

используются в основном в системах искусственного интеллекта. У них мощная инструментальная поддержка, быстрый компилятор, встроенные средства организации многооконного режима, графика высокого разрешения, развитый набор математических функций.

Пролог

– язык ИИ, даются термины и связи, а с его помощью создаются новые.

Лисп

– имеет мощные графические конструкции, позволяет создавать программы проектирования (деталей, например). Он ориентирован на конструкторскую деятельность. Имеет библиотеку примитивов.

СНОБОЛ

– язык ИИ.

Поколения языков программирования

Все языки программирования принято делить на 5 поколений.

1. Начало 50-х годов. Появились первые компьютеры и первые языки ассемблера, в которых программирование велось по принципу «Одна инструкция — одна строка».

2. Конец 50-х начало 60-х годов. Разработан символический Ассемблер, в котором появилось понятие переменной. Возросла скорость разработки и надежность программ.

3. 60-е года. Рождение языков высокого уровня. Простота программирования, не­зависимость от конкретного компьютера, новые мощные языковые конструк­ции.

4. Начало 70-х и по настоящее время. Проблемно-ориентированные языки, опери­рующие конкретными понятиями узкой предметной области. Мощные операто­ры, для которых на языках младшего поколения потребовались тысячи строк исходного кода.

5. Середина 90-х. Системы автоматического создания прикладных программ с помощью визуальных средств разработки, без знания программирования. Инст­рукции вводятся в компьютер в наглядном виде с помощью методов, наиболее удобных для человека незнакомого с программированием.

В нашем институте на различных курсах вы научитесь программировать на различных языках программирования.

Все программы для компьютера представляют собой набор команд процессора, которые состоят из определенного набора бит. Этих команд несколько сотен и с помощью них выполняются все действия на вашем компьютере. Но писать программы непосредственно с помощью этих команд сложно. Поэтому были придуманы различные языки программирования, которые проще для восприятия человеку.

Для подготовки программы к выполнению, специальная программа собирает ее из исходного кода на языке программирования в машинный код — команды процессора. Этот процесс называется компиляция. Linux — это свободное программное обеспечение, а поэтому исходные коды программ доступны всем желающим. Если программы нет в репозитории или вы хотите сделать что-то нестандартное, то вы можете выполнить компиляцию программы.

В этой статье мы рассмотрим, как выполняется компиляция программ Linux, как происходит процесс компиляции, а также рассмотрим насколько гибко вы сможете все настроить.

Мы будем компилировать программы, написанные на Си или С++, так как это наиболее используемый язык для программ, которые требуют компиляции. Мы уже немного рассматривали эту тему в статье установка из tar.gz в Linux, но та статья ориентирована больше на новичков, которым нужно не столько разобраться, сколько получить готовую программу.

В этой же статье тема рассмотрена более детально. Как вы понимаете, для превращения исходного кода в команды процессора нужно специальное программное обеспечение. Мы будем использовать компилятор GCC. Для установки его и всех необходимых инструментов в Ubuntu выполните:

sudo apt install build-essential manpages-dev git automake autoconf

Затем вы можете проверить правильность установки и версию компилятора:

Но перед тем как переходить к самой компиляции программ рассмотрим более подробно составляющие этого процесса.

Как выполняется компиляция?

Компиляция программы Linux — это довольно сложный процесс. Все еще сложнее, потому что код программы содержится не в одном файле и даже не во всех файлах ее исходников. Каждая программа использует множество системных библиотек, которые содержат стандартные функции. К тому же один и тот же код должен работать в различных системах, содержащих различные версии библиотек.

На первом этапе, еще до того как начнется непосредственно компиляция, специальный инструмент должен проверить совместима ли ваша система с программой, а также есть ли все необходимые библиотеки. Если чего-либо нет, то будет выдана ошибка и вам придется устранить проблему.

Дальше идет синтаксический анализ и преобразование исходного кода в объектный код, без этого этапа можно было бы и обойтись, но это необходимо, чтобы компилятор мог выполнить различные оптимизации, сделать размер конечной программы меньше, а команды процессора эффективнее.

Затем все объектные файлы собираются в одну программу, связываются с системными библиотеками. После завершения этого этапа программу остается только установить в файловую систему и все. Вот такие основные фазы компиляции программы, а теперь перейдем ближе к практике.

Компиляция программ Linux

Первое что нам понадобиться — это исходники самой программы. В этом примере мы будем собирать самую последнюю версию vim. Это вполне нейтральная программа, достаточно простая и нужная всем, поэтому она отлично подойдет для примера.

Получение исходников

Первое что нам понадобиться, это исходные коды программы, которые можно взять на GitHub. Вы можете найти исходники для большинства программ Linux на GitHub. Кроме того, там же есть инструкции по сборке:

Давайте загрузим сами исходники нашей программы с помощью утилиты git:

git clone https://github.com/vim/vim

Также, можно было скачать архив на сайте, и затем распаковать его в нужную папку, но так будет удобнее. Утилита создаст папку с именем программы, нам нужно сделать ее рабочей:

Настройка configure

Дальше нам нужно запустить скрипт, который проверит нашу программу на совместимость с системой и настроит параметры компиляции. Он называется configure и поставляется разработчиками программы вместе с исходниками. Весь процесс компиляции описан в файле Makefile, его будет создавать эта утилита.

Если configure нет в папке с исходниками, вы можете попытаться выполнить такие скрипты чтобы его создать:

./bootstrap
$ ./autogen.sh

Также для создания этого скрипта можно воспользоваться утилитой automake:

aclocal
$ autoheader
$ automake —gnu —add-missing —copy —foreign
$ autoconf -f -Wall

Утилита automake и другие из ее набора генерируют необходимые файлы на основе файла Mackefile.am. Этот файл обязательно есть в большинстве проектов.

После того как вы получили configure мы можем переходить к настройке. Одним из огромных плюсов ручной сборки программ есть то, что вы можете сами выбрать с какими опциями собирать программу, где она будет размещена и какие дополнительные возможности стоит включить. Все это настраивается с помощью configure. Полный набор опций можно посмотреть, выполнив:

./configure —help

Рассмотрим наиболее часто используемые, стандартные для всех программ опции:

• —prefix=PREFIX
  — папка для установки программы, вместо /, например, может быть /usr/local/, тогда все файлы будут распространены не по основной файловой системе, а в /usr/local;
• —bindir=DIR
  — папка для размещения исполняемых файлов, должна находится в PREFIX;
• —libdir=DIR
  — папка для размещения и поиска библиотек по умолчанию, тоже в PREFIX;
• —includedir=DIR
  — папка для размещения man страниц;
• —disable-возможность
  — отключить указанную возможность;
• —enable-возможность
  — включить возможность;
• —with-библиотека
  — подобно enable активирует указанную библиотеку или заголовочный файл;
• —without-библиотека
  — подобное disable отключает использование библиотеки.

Вы можете выполнить configure без опций, чтобы использовать значения по умолчанию, но также можете вручную указать нужные пути. В нашем случае./configure есть, и мы можем его использовать:

Во время настройки утилита будет проверять, есть ли все необходимые библиотеки в системе, и если нет, вам придется их установить или отключить эту функцию, если это возможно. Например, может возникнуть такая ошибка: no terminal library found checking for tgetent()… configure: error: NOT FOUND!

В таком случае нам необходимо установить требуемую библиотеку. Например, программа предлагает ncurses, поэтому ставим:

sudo apt install libncurces-dev

Приставка lib всегда добавляется перед библиотеками, а -dev — означает, что нам нужна библиотека со всеми заголовочными файлами. После удовлетворения всех зависимостей настройка пройдет успешно.

Сборка программы

Когда настройка будет завершена и Makefile будет готов, вы сможете перейти непосредственно к сборке программы. На этом этапе выполняется непосредственно преобразование исходного кода в машинный. Утилита make на основе Makefile сделает все необходимые действия:

После этого программа будет установлена в указанную вами папку, и вы сможете ее использовать. Но более правильный путь — создавать пакет для установки программы, это делается с помощью утилиты checkinstall, она позволяет создавать как deb, так и rpm пакеты, поэтому может использоваться не только в Ubuntu. Вместо make install выполните:

Затем просто установите получившийся пакет с помощью dpkg:

sudo dpkg install vim.deb

После этого сборка программы полностью завершена и установлена, так что вы можете переходить к полноценному использованию.

Если вы устанавливали программу с помощью make install, то удалить ее можно выполнив в той же папке обратную команду:

sudo make uninstall

Команда удалит все файлы, которые были скопированы в файловую систему.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели, как выполняется компиляция программы Linux. Этот процесс может быть сложным для новичков, но в целом, все возможно, если потратить на решение задачи несколько часов. Если у вас остались вопросы, спрашивайте в комментариях!

На завершение видео о том, что такое компилятор и интерпретатор:

Одной из ключевых характеристик PHP
является то, что это интерпретируемый язык программирования. С другой стороны, языки программирования наподобие C
, изначально разрабатывались для компиляции. Что это значит?

Компилируется ли язык программирования или интерпретируется, на самом деле это не зависит от природы языка программирования. Любой язык программирования может интерпретироваться так называемым интерпретатором или компилироваться с помощью так называемого компилятора.

Рабочий цикл программы

При использовании любого языка программирования существует определенный рабочий цикл создания кода. Вы пишете его, запускаете, находите ошибки и отлаживаете. Таким образом, вы переписываете и дописываете программу, проверяете ее. То, о чем пойдет речь в этой статье, это «запускаемая
» часть программы.

Когда пишете программу, вы хотите, чтобы ее инструкции работали на компьютере. Компьютер обрабатывает информацию с помощью процессора, который поэтапно выполняет инструкции, закодированные в двоичном формате. Как из выражения «a = 3;
» получить закодированные инструкции, которые процессор может понять?

Мы делаем это с помощью компиляции. Существует специальные приложения, известные как компиляторы. Они принимают программу, которую вы написали. Затем анализируют и разбирают каждую часть программы и строят машинный код для процессора. Часто его также называют объектным кодом.

На одном из этапов процесса обработки задействуется компоновщик, принимающий части программы, которые отдельно были преобразованы в объектный код, и связывает их в один исполняемый файл. Вот схема, описывающая данный процесс:

Конечным элементом этого процесса является исполняемый файл. Когда вы запускаете или сообщаете компьютеру, что это исполняемый файл, он берет первую же инструкцию из него, не фильтрует, не преобразует, а сразу запускает программу и выполняет ее без какого-либо дополнительного преобразования. Это ключевая характеристика процесса компиляции — его результат должен быть исполняемым файлом, не требующим дополнительного перевода, чтобы процессор мог начать выполнять первую инструкцию и все следующие за ней.

Первые компиляторы были написаны непосредственно через машинный код или с использованием ассемблеров. Но цель компилятора очевидна: перевести программу в исполняемый машинный код для конкретного процессора.

Некоторые языки программирования разрабатывались с учетом компиляции. C
, например, предназначался для того, чтобы дать возможность программистам с легкостью реализовать разные вещи. Но в итоге он разрабатывался таким образом, чтобы его можно было легко перевести на машинный код. Компиляция в программировании это серьезно!

Не все языки программирования учитывают это в своей концепции. Например, Java
предназначался для запуска в «интерпретирующей
» среде, а Python
всегда должен интерпретироваться.

Интерпретация программы

Альтернативой компиляции является интерпретация. Основная разница между компилятором и интерпретатором заключается в том, как они работают. Компилятор берет всю программу и преобразует ее в машинный код, который понимает процессор.

Интерпретатор — это исполняемый файл, который поэтапно читает программу, а затем обрабатывает, сразу выполняя ее инструкции.

Другими словами, интерпретатор выполняет программу поэтапно как часть собственного исполняемого файла. Объектный код не передается процессору, интерпретатор сам является объектным кодом, построенным таким образом, чтобы его можно было вызвать в определенное время.

Это ломает рабочий цикл, который был приведен на диаграмме выше. Теперь у нас есть новая диаграмма:

На ней мы видим, что в отличие от компилятора, интерпретатор всегда должен быть под рукой, чтобы мы могли вызвать его и запустить нашу программу. В некотором смысле интерпретатор становится процессором. Программы, написанные для интерпретации, называются «скриптами
», потому что они являются сценариями действий для другой программы, а не прямым машинным кодом.

Например, так работают такие языки программирования, как Python
. Вы пишете программу. Затем вводите код в интерпретатор Python
, и он выполняет все описанные вами шаги. В командной строке вы можете ввести примерно следующее:

C:>python myprogram.py

В этой команде Python
— это исполняемый файл. Вы вводите в него все, что находится в файле myprogram.py, и он выполняет эти инструкции. Компьютер не запустит myprogram.py
без Python
. Это не машинный код, который понимает процессор. Можно скомпилировать программы Python в объектный или машинный код и запустить его непосредственно в процессоре. Но эта процедура включает в себя компиляцию кода и добавление в качестве ее части всего интерпретатора Python
.

Природа интерпретатора

Интерпретаторы могут создаваться по-разному. Существуют интерпретаторы, которые читают исходную программу и не выполняют дополнительной обработки. Они просто берут определенное количество строк кода за раз и выполняют его.

Некоторые интерпретаторы выполняют собственную компиляцию, но обычно преобразуют программу байтовый код, который имеет смысл только для интерпретатора. Это своего рода псевдо машинный язык, который понимает только интерпретатор.

Такой код быстрее обрабатывается, и его проще написать для исполнителя (части интерпретатора, которая исполняет
), который считывает байтовый код, а не код источника.

Есть интерпретаторы, для которых этот вид байтового кода имеет более важное значение. Например, язык программирования Java
«запускается
» на так называемой виртуальной машине. Она является исполняемым кодом или частью программы, которая считывает конкретный байтовый код и эмулирует работу процессора. Обрабатывая байтовый код так, как если бы процессор компьютера был виртуальным процессором.

У меня есть эмулятор для игровой приставки NIntendo
. Когда я загружаю ROM-файл Dragon Warrior
, он форматируется в машинный код, который понимает только процессор NES
. Но если я создаю виртуальный процессор, который интерпретирует байтовый код во время работы на другом процессоре, я могу запустить Dragon Warrior
на любой машине с эмулятором.

Это использует концепция компиляции Java
, а также все интерпретаторы. На любом процессоре, для которого я могу создать интерпретатор / эмулятор, можно запускать мои интерпретируемые программы / байтовый код. В этом заключается основное преимущество интерпретатора над компилятором.

За и против

Основным аргументом за использование процесса компиляции является скорость. Возможность компилировать любой программный код в машинный, который может понять процессор ПК, исключает использование промежуточного кода. Можно запускать программы без дополнительных шагов, тем самым увеличивая скорость обработки кода.

Но наибольшим недостатком компиляции является специфичность. Когда компилируете программу для работы на конкретном процессоре, вы создаете объектный код, который будет работать только на этом процессоре. Если хотите, чтобы программа запускалась на другой машине, вам придется перекомпилировать программу под этот процессор. А перекомпиляция может быть довольно сложной, если процессор имеет ограничения или особенности, не присущие первому. А также может вызывать ошибки компиляции.

Основное преимущество интерпретации — гибкость. Можно не только запускать интерпретируемую программу на любом процессоре или платформе, для которых интерпретатор был скомпилирован. Написанный интерпретатор может предложить дополнительную гибкость. В определенном смысле интерпретаторы проще понять и написать, чем компиляторы.

С помощью интерпретатора проще добавить дополнительные функции, реализовать такие элементы, как сборщики мусора, а не расширять язык.

Другим преимуществом интерпретаторов является то, что их проще переписать или перекомпилировать для новых платформ.

Написание компилятора для процессора требует добавления множества функций, или полной переработки. Но как только компилятор написан, можно скомпилировать кучу интерпретаторов и на выходе мы имеем перспективный язык. Не нужно повторно внедрять интерпретатор на базовом уровне для другого процессора.

Самым большим недостатком интерпретаторов является скорость. Для каждой программы выполняется так много переводов, фильтраций, что это приводит к замедлению работы и мешает выполнению программного кода.

Это проблема для конкретных real-time
приложений, таких как игры с высоким разрешением и симуляцией. Некоторые интерпретаторы содержат компоненты, которые называются just-in-time
компиляторами (JIT

). Они компилируют программу непосредственно перед ее исполнением. Это специальные программы, вынесенные за рамки интерпретатора. Но поскольку процессоры становятся все более мощными, данная проблема становится менее актуальной.

Заключение

Имейте всегда в виду, что некоторые языки программирования специально предназначены для компиляции кода, например, C
. В то время как другие языки всегда должны интерпретироваться, например Java
.

Для меня не имеет значения, скомпилировано что-то или интерпретировано, если оно может выполнить задачу эффективно.

Некоторые системы не предлагают технические условия для эффективного использования интерпретаторов. Поэтому вы должны запрограммировать их с помощью чего-то, что может быть непосредственно скомпилировано, например C
. Иногда нужно выполнить вычисления настолько интенсивно, насколько это возможно. Например, при точном распознавании голоса роботом. В других случаях скорость или вычислительная мощность могут быть не столь критичными, и написать эмулятор на оригинальном языке может быть проще.

Если вы только начинаете изучать программирование или же просто интересовались данным вопросом, наверняка вам на глаза попадалось таинственное слово «компилятор». Это с виду страшное понятие способно отпугнуть людей. В данной статье постараемся разобраться, так ли все ужасно. Что такое компилятор?

Определение и история появления

Если говорить простыми словами, то компилятором является программа, преобразующая текст программы, написанной пользователем, в некоторую форму, которая пригодна для выполнения на вычислительной машине.

Появились такие программы вместе с зарождением первых языков программирования. Произошло это в конце 50-х годов. Получается, что история, которая связана с компиляторами и языками программирования насчитывает уже более шести десятков лет. Несмотря на такой серьезный срок, данное направление компьютерной науки ни в коем случае нельзя назвать устаревшим или устоявшимся. Наоборот, с ходом времени, с появлением новых отраслей и задач, для решения которых применяются компьютеры, возникает потребность в разработке новых, более удобных языков программирования. Соответственно, для этих языков нужны компиляторы. Windows, Linux, MacOS — для каждой платформы существуют свои разработки.

Принцип работы

Исходный текст, написанный разработчиком на языке высокого уровня, преобразуется в программу на специальном машинном языке. Полученный код называется исполняемой программой. Ее можно устанавливать и запускать на любом компьютере, не делая больше никаких преобразований.

Просто, но сложно

По традиции, компиляторы в информатике являются одной из базовых вещей вместе с операционными системами, а также базами данных. Что такое в каком-то смысле базис компьютерной науки.

С другой точки зрения, сама тема создания таких программ подразумевает большое число теоретических и технологических аспектов, которые связаны с программированием. Многие разработчики полагают, что эта тема вообще является самой привлекательной во всей информатике. Когда программист разрабатывает какую-либо программу, которая решает некую задачу, он пишет ее на определенном языке. В процессе разработки он оперирует терминами, близкими именно к той области, с которой приходится иметь дело. Компьютер совсем не понимает того, что ему говорит человек. Он способен разобраться лишь в достаточно простых вещах, к которым можно отнести числа и переменные, ячейки и регистры, постоянную и временную память. Что такое программа, задача которой — перевод понятий, близких к разработчика в понятия, которыми способен манипулировать компьютер.

Именно такой задачей занимается компилятор Java или любого другого языка программирования. При каждом появлении нового языка возникает нужда в переводе кода, написанного на нем, в тот вид, который сможет понять компьютер. Иначе он ее не выполнит. Ведь всегда присутствует семантический зазор между понятиями человека и компьютера. Именно для его преодоления и предназначены компиляторы языка программирования.

Трудности в создании

Создатели таких программ сталкиваются с самыми различными проблемами. Это и научные проблемы, которые связаны с правильным отображением понятий прикладной области. Это и инженерные, и технологические проблемы, связанные с реализацией этого самого отображения.

Задача создания компилятора состоит из множества разнородных подзадач. Это сложная, но очень увлекательная отрасль, которой посвящают жизнь многие программисты. И не жалеют.

Класс и компилятор

Наверное, многие слышали о таких языках, как C и C++. Ведь они являются одними из самых популярных и распространенных. Это очень серьезные языки программирования, содержащие мощные понятия, которые удобны для того, чтобы отображать понятия прикладных областей, в сфере которых трудятся разработчики. К примеру, есть там понятие классов, функций. Они являются основополагающими для многих языков, но для C++ они в особенности характерны.

Программисту гораздо удобнее создавать модели с помощью таких понятий. Компилятор или другой операционной системы помогает отобразить такие высокоуровневые вещи в форме, которую поймет компьютер. Только тогда он сможет ими манипулировать.

Любая какой бы мощной и сложной она ни являлась, оперирует очень простыми понятиями. Но является трудным, так как с его помощью очень удобно отображать многие вещи из реальной жизни. Компилятор сложные понятия превращает в примитивные.

Разработка компиляторов как работа

В последние годы прослеживается тенденция, когда любая крупная компания, связанная с информационными технологиями, выпускает свой собственный язык программирования, который затем продвигается в широкие массы разработчиков.

Конечно, для каждого языка необходим компилятор. И фирмы, как правило, создают их вместе с языками. Но существует также и большое число самостоятельных программистов и фирм, которые по тем или иным причинам хотят иметь собственные компиляторы для языков либо они разрабатывают новые языки и, соответственно, компиляторы к ним. Можно с уверенностью утверждать, что специалист, посвятивший себя этой сфере, точно не останется без работы.

Таким образом, теперь вам должно быть понятно, что такое компилятор. Это программа-переводчик между разработчиком и компьютером, без которой в сфере компьютерной науки никуда.

Процессоры и их значение

В статье поговорим процессоре компьютера. Его значения и роль. Расскажем о понятии ассемблер процессора, компилятор и др. Расскажем о популярных производителях процессоров Intel и AMD.

Что такое процессор?

Процессор — это в фигуральном смысле мозг любого компьютера. Он состоит из миллионов транзисторов и занимается обработкой большей части процессов, идущих в Вашем ноутбуке. Это, конечно, тоже весьма фигурально, так как процессор напрямую работает только с сигналами 0 и 1, которые загружаются и выгружаются в его регистры со скоростью, которую человеку даже трудно представить. Каждое ядро (в случае если процессор многоядерный) может обрабатывать в среднем около 2.5 миллионов операций в секунду.

Сигналом для процессора является наличие (логическая 1) или отсутствие (логический 0) напряжения более 2.5 вольт на одном из его выводов в определенный момент времени, и чем выше частота процессора, тем соответственно меньше это время. Одна логическая 1 или один логический 0 представляют из себя единицу информации с названием бит. Набор из 8 бит, является байтом. Байт это уже единица информации, в которую можно заложить 1 произвольный символ. Процессор управляется командами длинной по 16, 32 или 64 бита, в зависимости от типа процессора и, конечно, программного кода, который используется.

Стоит отметить, что производители стараются сохранять обратную совместимость, и если процессор поддерживает, скажем, 32-разрядные команды, то он так же поддерживает и 16-разрядные команды, а как задавать программный код — решает уже программист.

Язык программирования на машинном коде — ассемблер

Язык программирования на машинном коде называется ассемблер и в чистом виде используется уже крайне редко. Так же стоит отметить, что под каждый тип процессора ассемблер свой. Ассемблер является языком программирования низкого уровня и крайне сложен как для изучения, так и для работы на нем. Чтобы облегчить задачу создания ПО, были разработаны языки программирования высокого уровня. В них программисту не приходится общаться с машинным кодом, все команды вводятся словами или более менее понятными сокращениями, не приходится думать о типах процессоров, об ограниченном количестве регистров в памяти процессора и о многих других вещах.

Когда программа на языке высокого уровня написана, специальная программа – компилятор — конвертирует программу высокого уровня в машинный код, который понятен процессору. Однако как бы ни была совершенна программа-компилятор, она не может написать и отладить машинный код так, как это может сделать человек, поэтому самые стабильные и быстродействующие программы написаны частично или полностью с использованием ассемблера. Первая программа, которую начинает выполнять процессор, это загрузочный блок bios. Он берет свой первый бит для обработки по заранее известному ему адресу 0ffff. Далее уже начинается исполнение подпрограмм bios, а это уже другая тема для обсуждения.

Первые поколения процессоров занимались лишь обработкой программ, а вспомогательные функции, как например, обмен с памятью, общение с видеокартой или общение с южным мостом, брал на себя северный мост.

Однако сейчас производители стараются отойти от использования северного моста полностью. Возьмем, к примеру, любой процессор из серии core i, где уже встроен диспетчер памяти, встроен видеопроцессор, и обмен с южным мостом и видеокартой идет на прямую.

Конкуренты Intel и AMD

Для потребительского рынка существуют два основных производителя процессоров — это Intel и Amd. Это старые добрые конкуренты, которые ведут непрерывную борьбу за место на рынке компьютеров и ноутбуков. В целом это хорошо сказывается на качестве и цене выпускаемой ими продукции. Обе компании постоянно пробуют различные решения как для увеличения производительности, так и для снижения стоимости готовой продукции. Есть конечно в таком подходе и минусы. Обе компании регулярно выпускают на рынок сырые или вообще неработоспособные продукты. Конечно, большая часть брака отсеивается еще на этапе тестирования, однако не все дефекты можно выявить в кратковременном тесте, и иногда производителям приходится отзывать целые серии материнских плат из-за дефекта, который выявляется уже в процессе эксплуатации, но стоит заметить, что если данный дефект выявляется уже после гарантийного срока эксплуатации, то это уже мало кого беспокоит.

Мы не будем сильно углубляться во внутреннее устройство процессоров, так как с каждым новым поколением их архитектура существенно меняется, и в принципе каждое поколение заслуживает отдельной статьи. Кроме того на сам ремонт их внутреннее устройство влияет мало, потому что процессор в случае неисправности просто меняется.

Что такое машинный код (машинный язык)?

К

Машинный код, также известный как машинный язык, является основным языком компьютеров. Он считывается центральным процессором (ЦП) компьютера, состоит из цифровых двоичных чисел и выглядит как очень длинная последовательность нулей и единиц. В конечном итоге исходный код каждого удобочитаемого языка программирования должен быть переведен на машинный язык компилятором или интерпретатором, потому что

двоичный
код — единственный язык, который может понять компьютерное оборудование.

Каждый ЦП имеет свой собственный машинный язык. Процессор читает и обрабатывает инструкции, которые говорят ЦП выполнить простую задачу. Инструкции состоят из определенного количества бит. Если инструкции для конкретного процессора состоят из 8 бит, например, первая 4-битная часть (код операции) сообщает компьютеру, что делать, а вторые 4 бита (операнд) говорят компьютеру, какие данные использовать.

01001000 01100101 01101100 01101100 01101111 00100001

В зависимости от процессора, наборы команд компьютера могут быть одинаковой длины или могут различаться в зависимости от конкретной инструкции.Архитектура конкретного процессора определяет, как формируются инструкции. Выполнение инструкций контролируется встроенным ПО или внутренней проводкой ЦП.

Программисты редко, если вообще когда-либо, имеют дело непосредственно с машинным кодом. Если разработчики отлаживают программу на низком уровне, они могут использовать распечатку, которая показывает программу в форме машинного кода. Распечатка, которая называется дампом, очень сложна и для работы с ней используется инструмент, называемый дампом. Служебные программы, используемые для создания дампов, часто представляют четыре бита в одном шестнадцатеричном формате, чтобы упростить чтение машинного кода и содержать другую информацию о работе компьютера, такую ​​как адрес инструкции, которая выполнялась во время создания дампа. .

Последнее обновление было выполнено в феврале 2018 г.

Продолжить чтение о машинном коде (машинный язык)

Как языки программирования заставляют работать компьютеры?

На уровне оборудования компьютеры понимают один язык, называемый машинным языком (также называемый объектным кодом). Это набор инструкций, поддерживаемых аппаратным обеспечением процессора компьютера и специфичный для каждого типа процессора.Этот язык объектного кода является числовым по своей природе и выражается в двоичном формате , который представляет собой числовое кодирование, состоящее только из единиц и нулей (основание 2). Программировать в двоичном формате очень утомительно, поэтому были созданы языки более высокого уровня, чтобы упростить создание программ. На языке более высокого уровня вы используете синтаксис, похожий на английский и более легкий для понимания, чтобы выразить то, что вы хотите, чтобы компьютер делал. Задача языка более высокого уровня — преобразовать эти написанные инструкции в двоичный объектный код для выполнения компьютером.Фактически, когда программный файл создается языком более высокого уровня, он будет содержать только двоичные инструкции для компьютера, а не ваш исходный код.

Обычно программист пишет инструкции на выбранном языке более высокого уровня, в нашем случае Java, и эти инструкции или исходный код сохраняются в текстовой форме в файле. Этот исходный файл затем передается в программу, называемую компилятором, которая переводит исходный язык в объектный код в двоичной форме и записывает его в другой файл, называемый программой.Примером может служить файл .exe в Windows. Может быть дополнительный этап , связывающий , который представляет собой процесс объединения инструкций программиста с библиотеками инструкций, созданными кем-то другим. Иногда файл программы может быть отправлен на другой компьютер для выполнения. Это называется , развертывание .

Когда программа запускается на компьютере, операционная система компьютера открывает файл программы, считывает и выполняет найденные двоичные инструкции.

Точные шаги и процессы, предпринимаемые каждым языком для преобразования исходного кода в исполняемую программу, могут различаться, но всегда будут следовать этому общему набору шагов. Процесс преобразования исходного кода в компьютерную программу называется компиляцией или компиляцией . Важно отметить, что компиляция — это однократная упаковка определенного набора исходного кода в файл программы. Если исходный код изменен программистом после компиляции, ранее скомпилированный файл программы будет представлять тот же набор исходного кода, который существовал во время компиляции.Чтобы использовать любые изменения, внесенные в исходный код, программу необходимо перекомпилировать.

Языковые процессоры программирования

Введение

В настоящее время большинство программ написано на языках высокого уровня, таких как C, Java или Python. Эти языки предназначены больше для людей, чем для машин, поскольку они скрывают от программиста некоторые аппаратные детали конкретного компьютера.

Проще говоря, языки высокого уровня упрощают задание компьютеру, что ему делать.Однако, поскольку компьютеры понимают инструкции только в машинном коде (в виде единиц и нулей), мы не можем правильно общаться с ними без какого-либо переводчика.

Это — причина существования языковых процессоров .

Языковой процессор — это специальная система транслятора, используемая для превращения программы, написанной на языке высокого уровня, который мы называем «исходным кодом», в машинный код, который мы называем «объектной программой» или «объектным кодом».

Для разработки языкового процессора необходимо очень точное описание лексики и синтаксиса, а также семантики языка высокого уровня.

Есть три типа языковых процессоров:

• Сборщик
• Переводчик
• Компилятор

В следующих нескольких разделах мы рассмотрим каждый из этих типов процессоров и обсудим их назначение, различия и т. Д.

Языки ассемблера и ассемблер

Большинство языков ассемблера очень похожи на машинный код (поэтому они специфичны для компьютерной архитектуры или операционной системы), но вместо использования двоичных чисел для описания инструкции он использует мнемонических символа .

Каждый мнемонический символ представляет код операции или инструкцию, и нам обычно требуется несколько из них вместе, чтобы сделать что-нибудь полезное. Эти инструкции могут использоваться для перемещения значений между регистрами (в архитектуре Intel86-64 эта команда будет MOV ), для выполнения основных арифметических операций со значениями, таких как сложение, вычитание, умножение и деление (ADD, SUB, MUL, DIV ), а также основные логические операции, такие как сдвиг числа влево или вправо или отрицание ( SHL , SHR , NEG ).Он также может использовать безусловные и условные переходы, что полезно для реализации цикла «for», цикла while или оператора if ( JMP , JE , JLE …).

Например, если процессор интерпретирует двоичную команду 10110 как «переход из одного регистра в другой регистр», язык ассемблера заменит ее командой, такой как MOV .

Каждый регистр также имеет двоичный идентификатор, например 000 .Его также можно заменить более «человеческим» именем, например EAX , который является одним из основных регистров в x86.

Если бы мы, скажем, хотели переместить значение в регистр, машинный код выглядел бы примерно так:

  00001 000 00001010
  

• 00001 : Команда перемещения
• 000 : Идентификатор регистра
• 00001010 : значение, которое мы хотим переместить

На ассемблере это можно записать примерно так:

  MOV EAX, А
  

• MOV — это команда перемещения
• EAX — идентификатор регистра
• — это шестнадцатеричное значение, которое мы хотим переместить (10 в десятичном формате)

Если бы мы хотели записать простое выражение EAX = 7 + 4-2 в машинном коде, оно выглядело бы примерно так:

  00001 000 00000111
00001 001 00000100
00010 000 001
00001 001 00000010
00011 000 001
  

• 00001 — это команда «переместить»
• 00010 — это команда «сложение»
• 00011 — это команда «вычитания»
• 000, 001 — идентификаторы регистров
• 00000111, 00000100, 00000010 — это целые числа, которые мы используем в этих выражениях.

В сборке этот набор двоичных чисел будет записан как:

  MOV EAX, 7
MOV R8, 4
ДОБАВИТЬ EAX, R8
MOV R9, 2
SUB EAX, R9
  

• MOV — это команда перемещения
• ADD — это команда сложения
• SUB — это команда вычитания
• EAX , R8 , R9 — идентификаторы регистров
• 7, 4, 2 : целые числа, которые мы используем в этих выражениях

Хотя он все еще не так удобочитаем, как язык высокого уровня, он все же гораздо более удобочитаем, чем двоичная команда.Аппаратные компоненты процессора и регистров гораздо более абстрактны.

Это облегчает программисту написание исходного кода, избавляя от необходимости манипулировать числами для программирования. Перевод в объектный код на машинном языке прост и понятен, выполняется ассемблером .

Поскольку исходный код уже очень похож на машинный код, нет необходимости компилировать или интерпретировать код — это ассемблировано как есть.

Устный переводчик и переводчик

Каждая программа имеет этап преобразования и этап выполнения . В интерпретируемых языках эти две фазы переплетаются: инструкции, написанные на языке программирования высокого уровня, выполняются напрямую без предварительного преобразования в объектный код или машинный код.

Обе фазы выполняются интерпретатором — языковым процессором, который переводит один оператор (строку кода), немедленно выполняет его и затем переходит к следующей строке.При возникновении ошибки интерпретатор завершает процесс перевода на этой строке и отображает ошибку. Он не может перейти к следующей строке и выполнить ее, если предыдущая ошибка не будет удалена.

Интерпретаторы

используются с 1952 года, и их задача заключалась в упрощении программирования в рамках ограничений компьютеров в то время (например, в компьютерах первого поколения было значительно меньше места для хранения, чем сейчас). Первым интерпретируемым языком высокого уровня был Lisp , впервые реализованный в 1958 году на компьютере IBM704.

Ознакомьтесь с нашим практическим практическим руководством по изучению Git, содержащим лучшие практики, принятые в отрасли стандарты и прилагаемую шпаргалку. Прекратите гуглить команды Git и на самом деле выучите его!

Наиболее распространенными интерпретируемыми языками программирования в настоящее время являются Python , Perl и Ruby .

Скомпилированные языки и компилятор

В отличие от интерпретируемых языков программирования, этап перевода и этап выполнения в компилируемых языках программирования полностью разделены, и перевод выполняется компилятором .

Компилятор — это языковой процессор, который считывает весь исходный код, написанный на языке высокого уровня, и переводит его в эквивалентный объектный код в целом. Обычно этот объектный код хранится в файле. Если в исходном коде есть ошибки, компилятор указывает их в конце компиляции вместе со строками, в которых были обнаружены ошибки. После их удаления исходный код можно перекомпилировать.

Низкоуровневые языки обычно компилируются, потому что, будучи напрямую переведены в машинный код, они позволяют программисту гораздо больше контролировать аппаратные компоненты, такие как память или ЦП.

Первым компилируемым языком программирования высокого уровня был FORTRAN , созданный в 1957 году группой под руководством Джона Бэкуса из IBM.

В настоящее время наиболее распространенными компилируемыми языками являются C ++ , Rust и Haskell .

Языки байт-кода

языков байт-кода, также называемых « переносимый код » или « p-код », являются типами языков программирования, которые подпадают под категорию как интерпретируемых, так и компилируемых языков , поскольку они используют как компиляцию, так и интерпретацию при переводе. и выполнение кода.

Байт-код — это, проще говоря, программный код, который был скомпилирован из исходного кода в низкоуровневый код, разработанный для программного интерпретатора. После компиляции (из исходного кода в байт-код) его можно скомпилировать в машинный код, который распознается ЦП, или он может быть выполнен виртуальной машиной, которая затем действует как интерпретатор.

Байт-код универсален и может быть передан в скомпилированном состоянии на другие устройства (со всеми преимуществами скомпилированного кода).Затем ЦП преобразует его в специальный машинный код для устройства. При этом вы можете скомпилировать исходный код один раз и запускать его везде — при условии, что на устройстве есть другой уровень, который используется для преобразования байт-кода в машинный код.

Самая известная виртуальная машина для интерпретации байт-кода — это Java Virtual Machine (JVM), которая настолько распространена, что на нескольких языках есть реализации, созданные для ее работы.

Кредит: ViralPatel

Когда программа впервые запускается на языке байт-кода, происходит задержка при компиляции кода в байт-код, но скорость выполнения значительно увеличивается по сравнению со стандартными интерпретирующими языками (поскольку исходный код оптимизирован для интерпретатора).

Одним из самых больших преимуществ языков байт-кода является независимость от платформы, которая раньше была характерна только для интерпретируемых языков, в то время как программы намного быстрее, чем обычные интерпретируемые языки, когда дело доходит до выполнения.

Еще одна вещь, о которой стоит упомянуть, — это компиляция точно в срок (JIT). В отличие от предварительной компиляции (AOT), код компилируется как , так как он работает под . Это существенно увеличивает скорость компиляции и использует преимущества компиляции с гибкостью интерпретации.

Опять же, динамическая компиляция не всегда должна быть лучше / быстрее, чем статическая компиляция — это в основном зависит от того, над каким типом проекта вы работаете.

Флагманскими языками, которые компилируются в байт-код, являются Java и C # , а вместе с ними — такие языки, как Clojure , Groovy , Kotlin и Scala .

Преимущества и недостатки: скомпилированный и интерпретированный

Производительность

Поскольку компилятор переводит весь исходный код языка программирования в исполняемый машинный код для ЦП, анализ исходного кода занимает много времени, но после завершения анализа и компиляции общее выполнение происходит намного быстрее.

С другой стороны, интерпретатор транслирует исходный код строка за строкой, каждая из которых выполняется по мере перевода, что приводит к более быстрому анализу исходного кода, но выполнение значительно медленнее.

Отладка

Отладка интерпретируемых языков программирования намного проще, потому что код транслируется до тех пор, пока не будет обнаружена ошибка, поэтому мы точно знаем, где она находится, и ее легче исправить.

Напротив, отладка на компилируемом языке намного утомительнее.Если программа написана на скомпилированном языке, ее нужно скомпилировать вручную, что является дополнительным шагом для запуска программы. Это может показаться не проблемой — и это не относится к небольшим программам.

Имейте в виду, что для компиляции массивных проектов могут потребоваться десятки минут, а некоторые даже часа .

Кроме того, компилятор генерирует сообщение об ошибке после сканирования исходного кода в целом, поэтому ошибка может быть где угодно в программе. Даже если указана строка с ошибкой, после изменения исходного кода и исправления его нужно перекомпилировать, и только тогда можно будет выполнить улучшенную версию.Это может показаться не проблемой — и это не относится к небольшим программам.

Имейте в виду, что для компиляции массивных проектов могут потребоваться десятки минут, а некоторые даже часа . К счастью, перед компиляцией с помощью IDE можно заметить множество ошибок, но не все.

Исходный код

и код объекта

Для интерпретируемых языков программирования для исполнения необходим исходный код. Это означает, что исходный код приложения доступен пользователю — как JavaScript отображается в браузере.

Разрешение пользователям полностью читать исходный код может позволить злоумышленникам манипулировать и находить лазейки в логике. Это может быть до некоторой степени ограничено с помощью обфускации кода , но он по-прежнему намного более доступен, чем скомпилированный код.

С другой стороны, как только программа, написанная на скомпилированном языке программирования, скомпилирована в объектный код, она может выполняться бесконечное количество раз, и исходный код больше не нужен.

Вот почему при передаче программы пользователю достаточно просто отправить ему объектный код, а не исходный код, обычно в виде .exe в Windows.

Интерпретируемый код более восприимчив к атакам путем внедрения кода, и тот факт, что они не проверены по типу, знакомит нас с совершенно новым набором исключений и ошибок программирования.

Заключение

Не существует «лучшего» способа трансляции исходного кода, и как скомпилированные, так и интерпретируемые языки программирования имеют свои преимущества и недостатки, как упоминалось выше.

Во многих случаях граница между «скомпилированным» и «интерпретируемым» четко не определена, когда дело доходит до более современного языка программирования, на самом деле, ничто не мешает вам, например, написать компилятор для интерпретируемого языка.

языка ассемблера. Ассемблер низкоуровневый… | by Website Developer

Ассемблер — это язык программирования низкого уровня, то есть он сообщает компьютеру, что ему делать. В частности, на языке, на котором говорит мозг вашего компьютера, которым является процессор или центральный процессор. Языки программирования при разработке программного обеспечения, такие как Java, могут работать в операционных системах, таких как Windows или Mac. Язык ассемблера используется для оборудования и уникален для каждого процессора компьютера.

https: // thebittheories.com / levels-of-programming-languages-b6a38a68c0f2

Языки программирования высокого уровня — это языки, предназначенные для программистов. Это означает код, который удобочитаем и имеет гораздо более простой синтаксис. Наиболее распространены Python, C ++, C #, Java и JavaScript. Язык высокого уровня должен быть преобразован в машинный код, чтобы он прошел через интерпретатор / компилятор. Причина, по которой язык проходит через интерпретатор / компилятор, заключается в том, что компьютеры могут понимать только нули и единицы. Значит, компьютеру нужно что-то перевести.

Язык ассемблера наиболее близок к машинному коду. В языке названия и коды используются вместо нулей и единиц. Ассемблер взаимодействует с компьютером посредством перевода в машинный код. Программа называется Ассемблер, чтобы преобразовать сборку в машину.

Наконец, машинный язык, язык, который понимает компьютер. Язык состоит из нулей и единиц, и люди не могут его понять. Отладка на этом уровне займет много времени, поскольку слова — это числа.Кроме того, слишком сложно запоминать наборы чисел, а не такие слова, как «int» для целого числа или «var» для переменной.

В последнем разделе говорилось об ассемблере и о том, как ассемблеры используются для перевода языка в машинный код.

Хотя существует два типа ассемблеров:

На основе операторов, называемых однопроходным ассемблером или однопроходной трансляцией, одиночный проход ассемблера называется полным сканированием ввода исходной программы в ассемблер или идентичным представлением и трансляцией аргумент.Это изолирует метку, мнемонику и поле машинного операнда. Просматривая его в таблице мнемонических кодов, он проверяет инструкции кода. Введите символ, найденный в поле метки, и адрес машинного слова доступного текста в таблице символов.

В этом случае ассемблер несколько раз проходит через язык ассемблера и создает код для объекта. Синтезирующий проход называется последним, и этот ассемблер хочет, чтобы какой-то промежуточный код производил каждый раз каждый проход.Он относительно медленнее, чем однопроходный ассемблер, но некоторые действия могут выполняться более одного раза с помощью дублирующих средств.

Создателем первого языка ассемблера считается Дэвид Дж. Уиллер. Он был компьютерным ученым и профессором Кембриджского университета. Он работал в группе, которая разрабатывала машину под названием Электронный автоматический компьютер с запоминанием задержки. Эта машина была закончена в 1949 году и использовалась как калькулятор.

Объяснение

Чтобы понять язык ассемблера, лучше всего знать структуру компьютера:

Таким образом, каждый компьютер содержит центральный процессор (ЦП) и оперативную память (ОЗУ).Связь между ними заключается в том, что ЦП распечатывает адрес, который можно читать и записывать, и отправлять в определенное место в памяти.

RAM — это кратковременная память вашего компьютера.

Допустим, вы хотели найти книгу. RAM — ящик рядом с вами. Вам понадобится 10 секунд, чтобы найти эту книгу в этом ящике. Довольно быстро, правда? А теперь давайте уберем это. Ваш жесткий диск — это картотечный шкаф. Если вы захотите найти книгу в этом картотеке, вам потребуется 11 дней.

Итак, теперь вы видите, насколько важна оперативная память. ЦП обрабатывает данные довольно эффективно, но без ОЗУ ваш компьютер был бы очень медленным, потому что ваш жесткий диск не успевал.

ЦП управляет данными и имеет несколько внутренних частей. Первое, о чем мы поговорим на этом чертеже, — это регистры. ЦП имеет собственную внутреннюю оперативную память, называемую регистрами, и их очень мало. Вы можете видеть в этом процессоре, что у него всего 4 регистра: RA, RB, RC и RD. В регистрах хранятся числовые значения, адреса памяти или команды.

Затем у нас есть арифметико-логический блок (ALU). ALU — это основная задача ЦП, которая обрабатывает сложение, вычитание, логические вычисления, такие как И или ИЛИ.

Далее идет регистр флага состояния. Регистр флага состояния — это набор данных, который сообщает нам состояние ЦП и АЛУ.

Справа находится счетчик программ. Назначение счетчика — хранить адрес того, что происходит внутри нашей программы. По мере выполнения программы счетчик увеличивается.

И, наконец, вход и выход. Блок ввода и вывода получает данные в ЦП и из него.

Это только основы ЦП, но могут быть добавлены расширения в зависимости от назначения процессора. Расширения могут содержать больше регистров или иметь более сложный ALU.

В программировании есть этот блок инструкций, называемый функцией. Функции создают вывод из своего ввода. Подумайте об этом так: корова ест траву (вход), а затем переваривает ее (функция), создавая навоз (выход).На языке ассемблера функция называется OPCODE, а следующие 2 аргумента называются OPERAND.

ОПЕРАНДЫ могут быть зарегистрированы из изображения CPU, например RA и RB, могут быть ячейками памяти или числовыми значениями.

Здесь у нас есть 4 набора инструкций для ЦП. Первая — это команда MOVE, содержащая 2 OPRAND, называемых местом назначения и источником. Цель команды MOVE — переместить информацию из источника в место назначения. Вторая и третья инструкции — это OPCODE ADD / SUB.Первая ОПЕРАНДА — это регистр, а вторая ОПЕРАНДА — это значение / регистр. Четвертая инструкция — это JUMP, а первая OPERAND — это условие, при котором выполняется JUMP. Вторая ОПЕРАНДА — это место, куда отправится Прыжок.

В настоящее время процессор может только MOVE, ADD / SUB и JUMP.

А что, если мы попробуем решить такую ​​задачу, как умножение 3х10? Что ж, поскольку наш процессор может только складывать и вычитать, нам нужно будет сделать 10+ 10 + 10 = 30.

Это пример кода, написанного на языке ассемблера.Есть OPCODE MOVE и две OPRANDS справа, RA или регистр A, а вторая OPERAND является источником. [3] означает адрес памяти 3. Итак, строка 10 говорит о перемещении данных из памяти с адресом 3 в регистр A. В строке 12 секунд OPERAND находится ноль без квадратных скобок. Это означает переместить постоянное значение 0 в регистр C.

В этом примере предположим, что в ОЗУ уже есть числа для умножения 10×3.

Теперь вернемся к ассемблерному коду:

Давайте попробуем разобраться.

Строка 10 говорит о перемещении данных из адреса памяти 3 в регистр A, так что теперь RA = 10. Если вы посмотрите на изображение с ОЗУ со значениями 10 и 3, вы увидите, что адрес 3 имеет номер 10, а адрес 4 имеет 3. Следующая последовательность — чтение в ОЗУ и просмотр адреса 4, так что RB = 3. Поскольку во втором OPRAND нет квадратных скобок, процессору не нужно заглядывать в память, поэтому RC = 0.

ADD OPCODE берет RA и добавляет его ко всему, что есть в RC. Расклад: RC = RC + RA = 0 + 10 = 3.SUB вычитает RB со значением 1 и не смотрит в хранилище. Итак, RB = RB -1 = 2.

Это то, что мы имеем до строк 10–14.

Возвращаемся назад:

Строка 15 — следующая последовательность прыжков. Прежде чем мы туда доберемся, нам нужно узнать немного больше об ALU или Arithmetic Logic Unit.

ALU принимает 2 значения, которые могут быть регистрами или постоянными значениями, и выполняет инструкцию. Инструкция может быть сложением или вычитанием, и как только ALU выполнит вычисления, он получит результат.Результат, который получает ALU, может обновлять статус, например, предоставленный оператор if-else.

Вернитесь к инструкции JUMP, и она ищет условие NZ или ненулевое. Основываясь на предыдущем вычислении, результат был 2. Итак, условие истинно, поэтому программа переходит обратно к строке 13.

Теперь программа вернулась к 13 и снова выполняет инструкцию. RC = RC + RA = 10 + 10 = 20.

Следующим процессом является SUB RB, поэтому 2–1 = 1.

Условие остается верным, поскольку оно является единичным, поэтому программа возвращается в цикл.

RC = 20 + 10 = 30

RB = 1–1 = 0

Это один из примеров цикла на языке ассемблера, поскольку существуют другие варианты в других языках программирования.

Теперь инструкция JUMP не выполняется, потому что последний результат равен нулю. Итак, программа переходит к заключительному этапу.

Переместите все, что находится в регистре C, по адресу памяти 5.

Знание вашего компьютера на уровне байтов может быть полезно в некоторых работах. В кибербезопасности, если хакер атакует ваш компьютер на самом низком уровне, будет нанесен большой ущерб.Например. злоумышленник может загрузить вредоносное ПО на машину и получить информацию.

Assembly может научить писать небольшие и более эффективные программы. Несмотря на то, что в настоящее время все программируют на языке более высокого уровня, могут быть решения, о которых вы, возможно, никогда не задумываетесь.

Далее, во встраиваемой системе почти всегда важна эффективность кода. Как правило, современные компиляторы неплохо справляются с оптимизацией кода. Однако важно понять, какие чудеса сотворил компилятор.В противном случае при отладке может возникнуть неопределенность.

Это упрощает выполнение сложных задач.

Поскольку требуется меньше памяти, он эффективен с точки зрения памяти.

Чем меньше время выполнения, тем выше скорость.

Он в основном ориентирован на аппаратное обеспечение.

Чтобы получить эффект, нужно меньше тренироваться.

Используется для важных работ.

Отслеживание ячеек памяти не требуется.

Это интегрированное устройство низкого уровня.

Написание кода для одного и того же требует много работы и времени.

Это действительно сбивает с толку и трудно понять.

Трудно запомнить синтаксис.

Отсутствует переносимость программного обеспечения для различных архитектур устройств.

Для длинных программ, написанных на языке ассемблера, требуется больший размер компьютера или больший объем памяти для работы.

Языковые процессоры: Ассемблер, компилятор и интерпретатор

Языковые процессоры —

Компиляторы, интерпретаторы, переводят программы, написанные на языках высокого уровня, в машинный код, понятный компьютеру.А ассемблеры переводят программы, написанные на языке низкого уровня или ассемблере, в машинный код. В процессе компиляции есть несколько этапов. Чтобы помочь программистам писать безошибочный код, доступны инструменты.

Вниманию читателя! Все, кто говорит, что программирование не для детей, просто еще не встретили подходящих наставников. Присоединяйтесь к демонстрационному классу для первого шага к курсу кодирования, специально разработан для учеников 8-12 классов.

Студенты смогут больше узнать о мире программирования в этих бесплатных классах , которые определенно помогут сделать правильный выбор карьеры в будущем.

Язык ассемблера является машинно-зависимым, однако мнемоника, используемая для представления в нем инструкций, не понимается напрямую машиной, а язык высокого уровня не зависит от машины. Компьютер понимает инструкции в машинном коде, то есть в форме нулей и единиц. Написание компьютерной программы непосредственно в машинном коде — утомительная задача. Программы написаны в основном на языках высокого уровня, таких как Java, C ++, Python и т. Д., И называются исходным кодом. Этот исходный код не может быть выполнен непосредственно компьютером и должен быть преобразован в машинный язык для выполнения.Следовательно, для перевода программы, написанной на языке высокого уровня в машинный код, используется специальное программное обеспечение системы трансляции, которое называется языковым процессором, а программа после преобразования в машинный код (объектная программа / объектный код).

Языковые процессоры могут быть любого из следующих трех типов:

1. Компилятор:
Языковой процессор, который за один раз считывает полную исходную программу, написанную на языке высокого уровня, и переводит ее в Эквивалентная программа на машинном языке называется компилятором.Пример: C, C ++, C #, Java.

В компиляторе исходный код успешно преобразуется в объектный код, если он не содержит ошибок. Компилятор указывает ошибки в конце компиляции с номерами строк, когда есть какие-либо ошибки в исходном коде. Ошибки должны быть устранены, прежде чем компилятор сможет снова успешно перекомпилировать исходный код.

2. Ассемблер:
Ассемблер используется для перевода программы, написанной на языке ассемблера, в машинный код.Исходная программа — это входные данные ассемблера, содержащие инструкции на языке ассемблера. На выходе, сгенерированном ассемблером, является объектный код или машинный код, понятный компьютеру. Ассемблер — это, по сути, первый интерфейс, который может общаться между людьми с машиной. Нам нужен Ассемблер, чтобы заполнить пробел между человеком и машиной, чтобы они могли общаться друг с другом. код, написанный на языке ассемблера, представляет собой своего рода мнемонику (инструкции), такую ​​как ADD, MUL, MUX, SUB, DIV, MOV и так далее.а ассемблер в основном может преобразовывать эти мнемоники в двоичный код. Здесь эти мнемоники также зависят от архитектуры машины.

Например, архитектура Intel 8085 и Intel 8086 отличается.

3. Интерпретатор:
Перевод одного оператора исходной программы в машинный код выполняется языковым процессором и выполняется непосредственно перед переходом к следующей строке и называется интерпретатором.Если в операторе есть ошибка, интерпретатор завершает процесс перевода на этом операторе и отображает сообщение об ошибке. Интерпретатор переходит к следующей строке для выполнения только после устранения ошибки. Интерпретатор напрямую выполняет инструкции, написанные на языке программирования или сценариях, без предварительного преобразования их в объектный код или машинный код.

Пример: Perl, Python и Matlab.

Разница между компилятором и интерпретатором —

Что такое языковой процессор и его типы? — Цвета-NewYork.com

Что такое языковой процессор и его типы?

Языковой процессор — это специальная система транслятора, используемая для превращения программы, написанной на языке высокого уровня, который мы называем «исходным кодом», в машинный код, который мы называем «объектной программой» или «объектным кодом». Есть три типа языковых процессоров: Ассемблер.Устный переводчик. Компилятор.

Что такое короткий ответ языкового процессора?

Языковой процессор — это программа, разработанная или используемая для выполнения таких задач, как преобразование программного кода в машинный код. Языковые процессоры можно найти в таких языках, как Fortran и COBOL.

Языковой переводчик и языковой процессор одинаковы?

Языковой переводчик — это программа, которая используется для перевода входной программы, написанной на одном языке программирования, на другой язык программирования (выходная программа).Языковой процессор также называется языковым переводчиком. Программа, написанная на любом языке программирования высокого уровня, называется исходным кодом или программой.

Что из перечисленного является языковым процессором?

Ответ. Объяснение: язык к машинному языку — компилятор. Компилятор — это программа, которая преобразует инструкции в машинный код или форму более низкого уровня, чтобы они могли быть прочитаны и выполнены компьютером.

Какие три типа языковых процессоров?

Компиляторы, интерпретаторы, переводят программы, написанные на языках высокого уровня, в машинный код, который понимает компьютер….Языковые процессоры могут быть любого из следующих трех типов:

• Компилятор:
• Ассемблер:
• Переводчик:

Какой не языковой процессор?

Ответ. Объяснение: Compressor не является языковым процессором.

Что такое чистый интерпретатор?

Чистый интерпретатор читает исходный текст программы, анализирует его и выполняет по ходу. Чистый компилятор считывает исходный текст программы и переводит его в машинный код, который будет иметь эффект выполнения программы при ее запуске.

Какой язык является машинно-независимым?

Ответ: Машинно-независимый язык — это язык, который может работать на любой машине. Примером этого может быть Java. Благодаря виртуальной машине Java или JVM он может взять скомпилированный код для любого данного Java-приложения и запустить его на машине, на которой вы пытаетесь его запустить.

В чем разница между языком высокого и низкого уровня?

Он также известен как язык машинного уровня. Это легко понять на машине.Он считается машинно-дружественным языком…. Низкоуровневый язык.

Является ли Python языком низкого уровня?

Python — пример языка высокого уровня; другие языки высокого уровня, о которых вы, возможно, слышали, — это C ++, PHP и Java.Как можно понять из названия «язык высокого уровня», существуют также языки низкого уровня, иногда называемые машинными языками или языками ассемблера.

Является ли C ++ языком низкого уровня?

Примеры языков программирования низкого уровня C и C ++ теперь считаются языками низкого уровня, поскольку в них нет автоматического управления памятью. Единственное настоящее программирование на низком уровне — это машинный код или ассемблер (asm).

Где используется машинный язык?

В компьютерном программировании машинный код, состоящий из инструкций машинного языка, представляет собой язык программирования низкого уровня, используемый для непосредственного управления центральным процессором (ЦП) компьютера.

Каковы особенности машинных языков?

 Машинный язык — это, по сути, единственный язык, который понимает компьютер, и обычно он записывается в шестнадцатеричном формате.  Фактически, производитель конструирует компьютер так, чтобы он подчинялся только одному языку, его машинному коду, который представлен внутри компьютера строкой двоичных цифр (битов) 0 и 1.

Сложен ли машинный язык?

Машинный язык, числовые коды для операций, которые конкретный компьютер может выполнять напрямую.Машинный язык трудно читать и писать, поскольку он не похож на обычные математические обозначения или человеческий язык, а его коды меняются от компьютера к компьютеру.

Какой самый простой язык программирования?

Пять самых простых языков программирования: JavaScript. Рубин. Python… .17 самых простых языков программирования для изучения

• JavaScript.
• Python.
• Рубин.
• Java.
• PHP.
• C / C ++
• C #
• Р.

Какой язык программирования сложнее всего выучить?

2. Мальболге. Malbolge — еще один эзотерический язык программирования, разработанный в 1998 году Беном Олмстедом. Забавный факт: на создание первой программы Malbolge ушло два года, и теперь вы можете понять, почему некоторые программисты считают этот язык самым сложным языком программирования.

Какой язык Python?

Python — это интерпретируемый объектно-ориентированный язык программирования высокого уровня с динамической семантикой.Простой, легкий в освоении синтаксис Python делает упор на удобочитаемость и, следовательно, снижает стоимость обслуживания программы. Python поддерживает модули и пакеты, что способствует модульности программы и повторному использованию кода.

Кто использует Python?

Python используется Википедией, Google (где раньше работал Ван Россум), Yahoo !, ЦЕРН, НАСА и многими другими организациями. Его часто используют как «язык сценариев» для веб-приложений. Это означает, что он может автоматизировать определенные серии задач, делая их более эффективными.

Язык высокого и низкого уровня.

1/3
Остальные ответили на этот вопрос достаточно хорошо, но я дам лишь общее резюме. Если хотите, есть три типа языков.
-Язык высокого уровня
-Язык ассемблера
-Машинный код
Во-первых, языки высокого уровня, такие как C ++, Java, Python и т. Д., Являются языками, где вам НЕ нужна информация об оборудовании для их написания, и вы можете запускать их на разных машинах, если у вас есть IDE и компилятор, для пример.Я перейду к машинному коду, чтобы вы могли увидеть, где язык ассемблера становится на свои места. Машинный код является наиболее элементарным из трех, он требует полного знания аппаратного обеспечения, и это самый простой код, при котором в машину считываются единицы и нули.
Наконец, ассемблер — это что-то среднее между. Например, он специфичен для каждого процессора, и один язык не будет работать для каждой машины. Например, у Motorola есть свои собственные языки ассемблера, у IBM и т. Д. Фактически, каждая версия процессора для одной и той же компании может иметь свой собственный язык.Ассемблер полезен, потому что его легче понять, чем машинный код, но он использует гораздо меньше памяти, чем языки высокого уровня. Мы говорим, возможно, порядка 1000 раз! Это также дает пользователю больше контроля.

.