计算机&编程语言发展史

计算机&编程语言发展史

编辑于2020-11-18

计算机的基本组成

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计算机的发展经历了哪几代？

• 第一代 电子管计算机

• 第二代 晶体管计算机

• 第三代 集成电路计算机

• 第四代 大规模和超大规模集成电路计算机

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计算机体系结构的奠基人——冯·诺依曼

• 理论：二进制运算 存储程序方式

• 运算器、控制器、存储器、输入装置、输出装置

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计算机语言的发展经历了那几个阶段？

• 机器语言

• 汇编语言

• 高级语言

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机器语言

• 特点：机器语言由二进制数字组成所有指令，机器语言是微处理器理解和使用的，用于控制它的操作二进制代码。

• 优点：直接执行，速度快，资源占用少

• 缺点：可读性、可移植性差，编程繁杂

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汇编语言

• 特点：

  • 机器相关性：面向机器的低级语言

  • 高速度和高效率

  • 编写和调试的复杂性

• 优点：

  • 用汇编语言设计的程序最终被转换成机器指令，故能够保持机器语言的一致性，直接、简捷，并能像机器指令一样访问、控制计算机的各种硬件设备，如磁盘、存储器、CPU、I/O端口等。使用汇编语言，可以访问所有能够被访问的软、硬件资源；

  • 目标代码简短，占用内存少，执行速度快，是高效的程序设计语言，经常与高级语言配合使用，以改善程序的执行速度和效率，弥补高级语言在硬件控制方面的不足，应用十分广泛。

• 缺点：

  • 汇编语言是面向机器的，处于整个计算机语言层次结构的底层，故被视为一种低级语言，通常是为特定的计算机或系列计算机专门设计的。不同的处理器有不同的汇编语言语法和编译器，编译的程序无法在不同的处理器上执行，缺乏可移植性；

  • 难于从汇编语言代码上理解程序设计意图，可维护性差，即使是完成简单的工作也需要大量的汇编语言代码，很容易产生bug，难于调试；

  • 使用汇编语言必须对某种处理器非常了解，而且只能针对特定的体系结构和处理器进行优化，开发效率很低，周期长且单调。

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高级语言

• 特点：

  • 计算机语言具有高级语言和低级语言之分。而高级语言又主要是相对于汇编语言而言的，它是较接近自然语言和数学公式的编程，基本脱离了机器的硬件系统，用人们更易理解的方式编写程序。编写的程序称之为源程序。

  • 高级语言并不是特指的某一种具体的语言，而是包括很多编程语言，如流行的java，c，c++，C#，pascal，python，lisp，prolog，FoxPro，易语言，中文版的C语言习语言等等，这些语言的语法、命令格式都不相同。

• 程序设计语言的类型：

  • 命令式语言：这种语言的语义基础是模拟“数据存储/数据操作”的图灵机可计算模型，十分符合现代计算机体系结构的自然实现方式。其中产生操作的主要途径是依赖语句或命令产生的副作用。现代流行的大多数语言都是这一类型，比如 Fortran、Pascal、Cobol、C、C++、Basic、Ada、Java、C# 等，各种脚本语言也被看作是此种类型。

  • 函数式语言：这种语言的语义基础是基于数学函数概念的值映射的λ算子可计算模型。这种语言非常适合于进行人工智能等工作的计算。典型的函数式语言如 Lisp、Haskell、ML、Scheme 、F#等。

  • 逻辑式语言：这种语言的语义基础是基于一组已知规则的形式逻辑系统。这种语言主要用在专家系统的实现中。最著名的逻辑式语言是 Prolog。

  • 面向对象语言：现代语言中的大多数都提供面向对象的支持，但有些语言是直接建立在面向对象基本模型上的，语言的语法形式的语义就是基本对象操作。主要的纯面向对象语言是 Smalltalk。

  • 虽然各种语言属于不同的类型，但它们各自都不同程度地对其他类型的运算模式有所支持。

• 高级语言带来好处：

  • 高级语言接近算法语言，易学、易掌握，一般工程技术人员只要几周时间的培训就可以胜任程序员的工作；

  • 高级语言为程序员提供了结构化程序设计的环境和工具，使得设计出来的程序可读性好，可维护性强，可靠性高；

  • 高级语言远离机器语言，与具体的计算机硬件关系不大，因而所写出来的程序可移植性好，重用率高；

  • 由于把繁杂琐碎的事务交给了编译程序去做，所以自动化程度高，开发周期短，且程序员得到解脱，可以集中时间和精力去从事对于他们来说更为重要的创造性劳动，以提高程序的质量。

• 总结：高级语言的出现,尤其是面向对象语言的出现,相当于人类的工业社会,高级语言极其易用，编程 门槛和难度大大降低，大量的人员进入软件开发行业，为软件爆发性的增长提供了充足的人力资源。 目前以及可预见的将来,计算机语言仍然处于“第三代高级语言”阶段。