Язык программирования

Язы́к программи́рования - формальная знаковая система , предназначенная для записи компьютерных программ . Язык программирования определяет набор лексических , синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под её управлением.

Функция: язык программирования предназначен для написания компьютерных программ, которые применяются для передачи компьютеру инструкций по выполнению того или иного вычислительного процесса и организации управления отдельными устройствами .
Задача: язык программирования отличается от естественных языков тем, что предназначен для передачи команд и данных от человека к компьютеру, в то время как естественные языки используются для общения людей между собой. Можно обобщить определение «языков программирования» - это способ передачи команд, приказов, чёткого руководства к действию; тогда как человеческие языки служат также для обмена информацией.
Исполнение: язык программирования может использовать специальные конструкции для определения и манипулирования структурами данных и управления процессом вычислений.

Стандартизация языков программирования

Язык программирования может быть представлен в виде набора спецификаций, определяющих его синтаксис и семантику .

Для многих широко распространённых языков программирования созданы международные стандарты . Специальные организации проводят регулярное обновление и публикацию спецификаций и формальных определений соответствующего языка. В рамках таких комитетов продолжается разработка и модернизация языков программирования и решаются вопросы о расширении или поддержке уже существующих и новых языковых конструкций.

Типы данных

Современные цифровые компьютеры обычно являются двоичными и данные хранят в двоичном (бинарном) коде (хотя возможны реализации и в других системах счисления). Эти данные как правило отражают информацию из реального мира (имена, банковские счета, измерения и др.), представляющую высокоуровневые концепции.

Особая система, по которой данные организуются в программе, - это система типов языка программирования; разработка и изучение систем типов известна под названием теория типов . Языки могут быть классифицированы как системы со статической типизацией и языки с динамической типизацией .

Статически-типизированные языки могут быть в дальнейшем подразделены на языки с обязательной декларацией , где каждая переменная и объявление функции имеет обязательное объявление типа, и языки с выводимыми типами . Иногда динамически-типизированные языки называются латентно-типизированными .

Структуры данных

Системы типов в языках высокого уровня позволяют определять сложные, составные типы, так называемые структуры данных . Как правило, структурные типы данных образуются как декартово произведение базовых (атомарных) типов и ранее определённых составных типов.

Основные структуры данных (списки, очереди, хеш-таблицы, двоичные деревья и пары) часто представлены особыми синтаксическими конструкциями в языках высокого уровня. Такие данные структурируются автоматически.

Семантика языков программирования

Существует несколько подходов к определению семантики языков программирования.

Наиболее широко распространены разновидности следующих трёх: операционного, деривационного (аксиоматического) и денотационного (математического).

При описании семантики в рамках операционного подхода обычно исполнение конструкций языка программирования интерпретируется с помощью некоторой воображаемой (абстрактной) ЭВМ.

Деривационная семантика описывает последствия выполнения конструкций языка с помощью языка логики и задания пред- и постусловий.

Денотационная семантика оперирует понятиями, типичными для математики - множества, соответствия, а также суждения, утверждения и др.

Парадигма программирования

Язык программирования строится в соответствии с той или иной базовой моделью вычислений и парадигмой программирования.

Несмотря на то, что большинство языков ориентировано на императивную модель вычислений , задаваемую фон-неймановской архитектурой ЭВМ, существуют и другие подходы. Можно упомянуть языки со стековой вычислительной моделью (Форт , Factor , PostScript и др.), а также функциональное (Лисп , Haskell , , и др.) и логическое программирование (Пролог) и язык РЕФАЛ , основанный на модели вычислений, введённой советским математиком А. А. Марковым-младшим.

В настоящее время также активно развиваются проблемно-ориентированные, декларативные и визуальные языки программирования .

Способы реализации языков

Языки программирования могут быть реализованы как компилируемые и интерпретируемые .

Программа на компилируемом языке при помощи компилятора (особой программы) преобразуется (компилируется) в машинный код (набор инструкций) для данного типа процессора и далее собирается в исполнимый модуль , который может быть запущен на исполнение как отдельная программа. Другими словами, компилятор переводит исходный текст программы с языка программирования высокого уровня в двоичные коды инструкций процессора.

Если программа написана на интерпретируемом языке, то интерпретатор непосредственно выполняет (интерпретирует) исходный текст без предварительного перевода. При этом программа остаётся на исходном языке и не может быть запущена без интерпретатора. Процессор компьютера, в этой связи, можно назвать интерпретатором для машинного кода.

Разделение на компилируемые и интерпретируемые языки является условным. Так, для любого традиционно компилируемого языка, как, например, Паскаль , можно написать интерпретатор. Кроме того, большинство современных «чистых» интерпретаторов не исполняют конструкции языка непосредственно, а компилируют их в некоторое высокоуровневое промежуточное представление (например, с разыменованием переменных и раскрытием макросов).

Для любого интерпретируемого языка можно создать компилятор - например, язык Лисп, изначально интерпретируемый, может компилироваться без каких бы то ни было ограничений. Создаваемый во время исполнения программы код может так же динамически компилироваться во время исполнения.

Как правило, скомпилированные программы выполняются быстрее и не требуют для выполнения дополнительных программ, так как уже переведены на машинный язык. Вместе с тем, при каждом изменении текста программы требуется её перекомпиляция, что замедляет процесс разработки. Кроме того, скомпилированная программа может выполняться только на том же типе компьютеров и, как правило, под той же операционной системой, на которую был рассчитан компилятор. Чтобы создать исполняемый файл для машины другого типа, требуется новая компиляция.

Интерпретируемые языки обладают некоторыми специфическими дополнительными возможностями (см. выше), кроме того, программы на них можно запускать сразу же после изменения, что облегчает разработку. Программа на интерпретируемом языке может быть зачастую запущена на разных типах машин и операционных систем без дополнительных усилий.

Однако интерпретируемые программы выполняются заметно медленнее, чем компилируемые, кроме того, они не могут выполняться без программы-интерпретатора.

Подобный подход в некотором смысле позволяет использовать плюсы как интерпретаторов, так и компиляторов. Следует упомянуть, что есть языки, имеющие и интерпретатор, и компилятор (Форт).

Используемые символы

Современные языки программирования рассчитаны на использование ASCII , то есть доступность всех графических символов ASCII является необходимым и достаточным условием для записи любых конструкций языка. Управляющие символы ASCII используются ограниченно: допускаются только возврат каретки CR, перевод строки LF и горизонтальная табуляция HT (иногда также вертикальная табуляция VT и переход к следующей странице FF).

Ранние языки, возникшие в эпоху 6-битных символов , использовали более ограниченный набор. Например, алфавит Фортрана включает 49 символов (включая пробел): A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 = + - * / () . , $ " :

Заметным исключением является язык APL , в котором используется очень много специальных символов.

Использование символов за пределами ASCII (например, символов KOI8-R или символов Юникода) зависит от реализации: иногда они разрешаются только в комментариях и символьных/строковых константах, а иногда и в идентификаторах. В СССР существовали языки, где все ключевые слова писались русскими буквами, но большу́ю популярность подобные языки не завоевали (исключение составляет Встроенный язык программирования 1С:Предприятие).

Расширение набора используемых символов сдерживается тем, что многие проекты по разработке программного обеспечения являются международными. Очень сложно было бы работать с кодом, где имена одних переменных записаны русскими буквами, других - арабскими, а третьих - китайскими иероглифами. Вместе с тем, для работы с текстовыми данными языки программирования нового поколения (Delphi 2006 , , Java) поддерживают Unicode .

Классы языков программирования

См. также

Примечания

Литература

Hal Abelson, Gerald Jay Sussman. Structure and Interpretation of Computer Programs
Роберт У. Себеста. Основные концепции языков программирования = Concepts of Programming Languages / Пер. с англ. - 5-е изд. - М .: Вильямс, 2001. - 672 с. - 5000 экз. - ISBN 5-8459-0192-8 (рус.), ISBN 0-201-75295-6 (англ.)
Вольфенгаген В. Э. Конструкции языков программирования. Приёмы описания. - М .: Центр ЮрИнфоР, 2001. - 276 с. - ISBN 5-89158-079-9
Паронджанов В. Д. Как улучшить работу ума. Алгоритмы без программистов - это очень просто! - М .: Дело, 2001. - 360 с. - ISBN 5-7749-0211-0
Ф. Бьянкуцци, Ш. Уорден. Пионеры программирования. Диалоги с создателями наиболее популярных языков программирования . - СПб. : Символ-Плюс, 2010. - 608 с. - ISBN 978-5-93286-170-7

Ссылки

The Language List (англ.) - более 2500 языков с кратким описанием
Computer Languages History (англ.) - история языков программирования (с 1954 по май 2004) (содержит регулярно обновляемую диаграмму)

Examples (англ.) - примеры программирования на 162 языках
Programming Language Popularity (англ.) - исследование популярности языков программирования за 2004 год
10 языков программирования, которые стоит изучать (2006 г.)
Programming Community Index (англ.) - регулярно обновляемый рейтинг популярности языков программирования
Computer Language Shootout Benchmarks (англ.) - сравнение языков программирования по эффективности
Programming Languages that are Loved (англ.) - сравнение языков программирования по «любви» и «ненависти» к ним

Основные языки программирования (сравнение IDE история хронология)
Используемые в разработке
Академические
IEC 61131-3
Прочие
Эзотерические
Визуальные

Wikimedia Foundation . 2010 .

1. Введение

Внедрение ЭВМ во все сферы человеческой деятельности требует от специалистов разного профиля овладения навыками использования вычислительной техники. Повышается уровень подготовки студентов вузов, которые уже с первых курсов приобщаются к использованию ЭВМ и простейших численных методов, не говоря уже о том, что при выполнении курсовых и дипломных проектов применение вычислительной техники становится нормой в подавляющем большинстве вузов.

Вычислительная техника используется сейчас не только в инженерных расчетах и экономических науках, но и таких традиционно нематематических специальностях, как медицина, лингвистика, психология. В связи с этим можно констатировать, что применение ЭВМ приобрело массовый характер. Возникла многочисленная категория специалистов - пользователей ЭВМ, которым необходимы знания по применению ЭВМ в своей отрасли - навыки работы с уже имеющимся программным обеспечением, а так же создания своего собственного ПО, приспособленного для решения конкретной задачи. И здесь на помощь пользователю приходят описания языков программирования.

2. Что такое язык программирования

Язык программирования - формальная знаковая система, предназначенная для описания алгоритмов в форме, которая удобна для исполнителя (например, компьютера). Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, используемых при составлении компьютерной программы. Он позволяет программисту точно определить то, на какие события будет реагировать компьютер, как будут храниться и передаваться данные, а также какие именно действия следует выполнять над этими при различных обстоятельствах.

Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало уже более двух с половиной тысяч языков программирования. Каждый год их число пополняется новыми. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся известны миллионам людей. Профессиональные программисты иногда применяют в своей работе более десятка разнообразных языков программирования.

Создатели языков по-разному толкуют понятие язык программирования . Среди общиx мест, признаваемых большинством разработчиков, находятся следующие:

· Функция: язык программирования предназначен для написания компьютерных программ, которые применяются для передачи компьютеру инструкций по выполнению того или иного вычислительного процесса и организации управления отдельными устройствами.

· Задача: язык программирования отличается от естественных языков тем, что предназначен для передачи команд и данных от человека компьютеру, в то время как естественные языки используются лишь для общения людей между собой. В принципе, можно обобщить определение "языков программирования" - это способ передачи команд, приказов, чёткого руководства к действию; тогда как человеческие языки служат также для обмена информацией.

· Исполнение: язык программирования может использовать специальные конструкции для определения и манипулирования структурами данных и управления процессом вычислений.

3. Этапы решения задачи на ЭВМ.

Наиболее эффективное применение ВТ нашла при проведении трудоемких расчетов в научных исследованиях и инженерных расчетах. При решении задачи на ЭВМ основная роль все-таки принадлежит человеку. Машина лишь выполняет его задания по разработанной программе. роль человека и машины легко уяснить, если процесс решения задачи разбить на перечисленные ниже этапы.

Постановка задачи. Этот этап заключается в содержательной (физической) постановке задачи и определении конечных решений.

Построение математической модели. Модель должна правильно (адекватно) описывать основные законы физического процесса. Построение или выбор математической модели из существующих требует глубокого понимания проблемы и знания соответствующих разделов математики.

Разработка ЧМ. Поскольку ЭВМ может выполнять лишь простейшие операции, она «не понимает» постановки задачи, даже в математической формулировке. Для ее решения должен быть найден численный метод, позволяющий свести задачу к некоторому вычислительному алгоритму. В каждом конкретном случае необходимо выбрать подходящее решение из уже разработанных стандартных.

Разработка алгоритма. Процесс решения задачи(вычислительный процесс) записывается в виде последовательности элементарных арифметических и логических операций, приводящей к конечному результату и называемой алгоритмом решения задачи.

Программирование. Алгоритм решения задачи записывается на понятном машине языке в виде точно определенной последовательности операций - программы. Процесс обычно производится с помощью некоторого промежуточного языка, а ее трансляция осуществляется самой машиной и ее системой.

Оладка программы. Составленная программа содержит разного рода ошибки, неточности, описки. Отладка включает контроль программы, диагностику (поиск и определение содержания) ошибок, и их устранение. Программа испытывается на решении контрольных (тестовых) задач для получения уверенности в достоверности результатов.

Проведение расчетов. На этом этапе готовятся исходные данные для расчетов и проводится расчет по отлаженной программе. при этом для уменьшения ручного труда по обработке результатов можно широко использовать удобные формы выдачи результатов в виде текстовой и графической информации, в понятном для человека виде.

Анализ результатов. Результаты расчетов тщательно анализируются, оформляется научно-техническая документация.

4. Для чего нужны языки программирования

Процесс работы компьютера заключается в выполнении программы, то есть набора вполне определённых команд во вполне определённом порядке. Машинный вид команды, состоящий из нулей и единиц, указывает, какое именно действие должен выполнить центральный процессор. Значит, чтобы задать компьютеру последовательность действий, которые он должен выполнить, нужно задать последовательность двоичных кодов соответствующих команд. Программы в машинных кодах состоят из тысячи команд. Писать такие программы – занятие сложное и утомительное. Программист должен помнить комбинацию нулей и единиц двоичного кода каждой программы, а также двоичные коды адресов данных, используемых при её выполнении. Гораздо проще написать программу на каком-нибудь языке, более близком к естественному человеческому языку, а работу по переводу этой программы в машинные коды поручить компьютеру. Так возникли языки, предназначенные специально для написания программ, - языки программирования.

Имеется много различных языков программирования. Вообще-то для решения большинства задач можно использовать любой из них. Опытные программисты знают, какой язык лучше использовать для решения каждой конкретной задачи, так как каждый из языков имеет свои возможности, ориентацию на определённые типы задач, свой способ описания понятий и объектов, используемых при решении задач.

Всё множество языков программирования можно разделить на две группы: языки низкого уровня и языки высокого уровня.

К языкам низкого уровня относятся языки ассемблера (от англ. toassemble – собирать, компоновать). В языке ассемблера используются символьные обозначения команд, которые легко понятны и быстро запоминаются. Вместо последовательности двоичных кодов команд записываются их символьные обозначения, а вместо двоичных адресов данных, используемых при выполнении команды, - символьные имена этих данных, выбранные программистом. Иногда язык ассемблера называют мнемокодом или автокодом.

Большинство программистов пользуются для составления программ языками высокого уровня. Как и обычный человеческий язык, такой язык имеет свой алфавит – множество символов, используемых в языке. Из этих символов составляются так называемые ключевые слова языка. Каждое из ключевых слов выполняет свою функцию, так же как в привычном нам языке нам языке слова, составленные из букв алфавита данного языка, могут выполнять функции разных частей речи. Ключевые слова связываются друг с другом в предложения по определённым синтаксическим правилам языка. Каждое предложение определяет некоторую последовательность действий, которые должен выполнить компьютер.

Язык высокого уровня выполняет роль посредника между человеком и компьютером, позволяя человеку общаться с компьютером более привычным для человека способом. Часто такой язык помогает выбрать правильный метод решения задачи.

Перед тем как писать программу на языке высокого уровня, программист должен составить алгоритм решения задачи, то есть пошаговый план действий, который нужно выполнить для решения этой задачи. Поэтому языки, требующие предварительного составления алгоритма, часто называют алгоритмическими языками.

Если вы хотите научиться компьютерному программированию и ищете краткое руководство, объясняющие, как научиться этому искусству, эта статья именно для вас.

Здесь я предоставлю вам советы о том, как научиться писать компьютерные программы по своему усмотрению.

Компьютерное программирование является одной из самых захватывающих и высокооплачиваемых областей для работы. Миллионы строк кода пишутся каждый день, во всем мире, в результате чего появляются новые приложения и программное обеспечение. Если Вам нравится думать аналитически и решать головоломки, а также проблемы всех видов, программирование это ваша стихия. Ключом к изучению программирования является овладение языками программирования, и научиться применять их для решения сложных проблем.

Стандартный способ научиться программировать, поступить в институт и получить степень в области компьютерных наук. Тем не менее, есть много людей, которые никогда не учились в институтах, но, несмотря на это, имеют навыки и талант к аналитическому мышлению. Я написал эту статью для тех из вас, кто не учился на программиста, но уже открыл для себя красоту программирования и хотели бы освоить эту науку. Интернет создал культуру программирования, которая может направить вас в этом процессе. С самодисциплиной и настойчивостью, вы можете научиться программированию и писать собственное программное обеспечение. Это не только метод для реализации своего ума, но и отличный способ заработать деньги, продавая свое собственное программное обеспечение, или найти работу в специализированной фирме, если вы действительно в этом хороши.

Как научиться программировать?

Информатика является основным полем, которое необходимо освоить, оно даст вам минимальные знания и опыт в программировании. Вот несколько рекомендаций о том, как стать программистом.

Изучите языки программирования

Во-первых, вам нужен настольный или портативный компьютер, что позволяет вам читать и выполнять свои программы. Программирование это умение общаться с аппаратной конфигурацией компьютера для выполнения различных вычислительных задач. Компьютер понимает только машинный язык, написанный на 1 и 0. Для нас, людей, для общения с компьютерами, были созданы языки программирования, чей код может быть преобразован в машиночитаемой форме составителями. Есть целый ряд языков программирования, которые изменяются в своих приложениях. Вам придется изучить по крайней мере дюжину основных языков программирования, который включает в себя C, C + +, Java, Perl, Lisp и Python.

Чтобы научиться основам программирования, начните обучение C или Python в начале. Используйте онлайн-ресурсы и книги по программированию, чтобы получить основы. Установите программы, по написанию кода и выполняйте их на вашем компьютере. Работайте на примерах и задачах, предусмотренных в книгах и электронных учебниках, чтобы написать свой собственный код. Одна из лучших книг, чтобы начать обучение «C» является « ». Еще одна хорошая книга « ».

Получить навык «С», а затем приступить к объектно-ориентированному программированию, что стало возможным благодаря C + +. Тогда получите навыки Java, Perl и , которые широко используются для веб-разработки. Изучите HTML, если вы планируете работать в области веб-разработки. Как вы можете видеть, есть много, материалов для изучения, и это займет не менее 5 - 6 лет, чтобы получить навыки в большинстве языков.

Начните писать код

Это лучший способ узнать на практике, чему вы научились. Писать свой код, ошибаться, учиться, отлаживать код. Принять участие в онлайн соревнованиях по кодированию и проверить свои навыки программирования. Достать программного обеспечения с открытым исходным кодом, прочитать код и понять, как написаны хорошие программы. Узнайте, как мастера программисты добиваются экономии кода и логической ясности. Познакомьтесь с вашим компьютером и основным оборудованием. Узнайте, как компьютер работает на основных уровнях с памятью и процессорами.

Научитесь запускать Linux или Unix

Вы не можете называть себя программистом, пока не освоили операционные системы Linux и Unix. Установите дистрибутив Ubuntu на ваш компьютер и разберитесь с ним. Это даст вам все инструменты программирования, необходимые, наряду с компиляторами.

Компилятор – программа выполняющая компиляцию (трансляцию программы составленной на исходном коде).

Ученик - Эксперт - Программист

Найдите хорошего наставника, который наставит вас на путь становления мастером программистом. Слушайте советы и учитесь на них.

Читайте правила написание кода и продолжайте совершенствоваться

Продолжайте писать свой собственный компьютерный код и думать о том, как вы могли бы улучшить его. Присоединяйтесь к движению с открытым исходным кодом и проанализируйте анатомию хороших программ. Создайте свой сайт и постоянно углубляйтесь в знаниях. Помните, что всегда есть место для совершенствования!

Пусть не будет никаких иллюзий, что программирование является непростой задачей. Это займет от десяти до пятнадцати лет, по крайней мере, чтобы достичь такого уровня, когда вы можете начать называть себя полноценным программистом. Ваш успех в программировании прямо пропорционален самоотверженности и упорству, с которыми вы проводите ваше обучение.

Цель этой статье в том, чтобы дать вам толчок в правильном направлении. Я надеюсь, что эта цель в какой-то мере была достигнута. Освободите свой разум и войдите в мир программирования с удовольствием!

Инструкция

Сначала выберите язык программирования, который вы будете изучать. Подходите к этому очень ответственно, исходя из тех задач, которые вы в будущем собираетесь решать. Например, если вы хотите в максимально короткие сроки овладеть языком и научиться писать простые приложения, то наилучшим выбором будет язык Delphi. Он весьма распространен, для него существует удобная среда программирования Borland Delphi. Команды этого языка просты и интуитивно понятны.

На Delphi можно писать самые разные программы, но большинство серьезных программных продуктов написаны на других языках – в частности, на C++. Стоит отметить, что этот язык очень любят хакеры, так как с его помощью можно создавать очень маленькие программы размером в несколько килобайт. Язык C++ универсален, на нем можно писать практически любые приложения. Для работы с ним существует две основные среды разработки: Borland C++ Builder и Microsoft Visual Studio. Последняя среда позволяет работать и с языками C, C#, VB.

Язык программирования выбран. Теперь скачайте для него одну из выше программных сред. Это специальные программы, в которых вы будете создавать код ваших приложений. Следует отметить, что продукты от Borland освоить гораздо проще, чем Visual Studio от Microsoft. В то же время, Visual Studio является более универсальной программой, позволяющей программировать на разных языках.

Независимо от того, какую среду программирования вы выберете, дальнейшие ступени изучения языка одинаковы. Прежде всего, вам понадобятся различные справочники и книги по выбранному , описывающие его синтаксис и правила программирования. Но не стоит сразу углубляться в изучение литературы, освоить язык гораздо проще на конкретных примерах.

Найдите в сети пошаговые описания создания простейших программ на выбранном вами языке. Это могут быть текстовые редакторы, медиаплееры, и т.д. Повторяя шаг за шагом процесс создания программы, вы познакомитесь как с возможностями программной среды, так и с правилами написания и компиляции программ.

Обязательно приучите себя к правильному стилю программирования. Создавая программу, сначала на листке бумаги тщательно проработайте ее работы. Чем точнее будет алгоритм, тем проще вам будет перевести его на язык кода. Во время написания кода не ленитесь вставлять комментарии, без них вы через пару месяцев с трудом сможете разобраться в исходнике собственного приложения. То, что сейчас кажется простым и ясным, со временем станет совершенно непонятным. Комментарии помогут вам быстрее разобраться в коде вашей программы.

Одной из ошибок программистов является механическое заучивание каких-то программных конструкций без понимания их сути. Если вам что-то непонятно, разбирайтесь, ищите ответы. Непонятные моменты имеют свойство накапливаться: чем их больше, тем труднее вам будет программировать. Мало знать, что «вот это делается вот так» - надо понимать, почему применен именно такой код и как он работает. Вы будете вправе сказать, что умеете программировать, когда сможете, взяв ручку и лист бумаги, без обращения к справочникам перевести какой-то алгоритм в программный код.

Chapter 2: Что такое компьютерный язык?

Video: What is a computer language?

Что является сутью компьютерного языка? Зачем он нужен компьютерам? Почему в мире так много компьютерных языков?

Как для понимания принципов работы двигателя не нужно водить машину, так и для понимания ответа на эти вопросы не нужно программировать. Но для того, чтобы улучшить своё знание темы, необходимо понять как работает компьютер. Здесь даётся краткое объяснение.

2.1 Краткая история программирования

Компьютеры являются цифровой электроникой. Их восприятие данных заключается в наличии или отсутствии напряжения в проводах. Отсутствие напряжение выглядит для компьютера как ноль, наличие - как единица. На самом деле, компьютеры не знают других цифр, так что в итоге ему приходится комбинировать 0 и 1 для составления чисел.

Раньше, особые переключатели использовались для загрузки единиц и нулей в компьютерную память. На этой картинке, принадлежащей Wikimedia Commons , изображён Altair 8800. Переключатели на передней панели использовались для загрузки программы. Огни показывали результат. Монитора не было. Figure 2.1: Altair 8800

Каждый набор из переключателей представляет из себя номер. Каждый номер представляет данные или инструкцию, которую с ними должен сделать компьютер. Эта система, использующая только нули и единицы для репрезентации чисел называется бинарной(двоичной) системой исчисления. Этот тип компьютерного языка называется 1GL, или язык программирования первого поколения.

Числа в двоичной системе исчисления чаще всего представлены в комбинациях из четырёх цифр. Например:

1010 0010 0011

Усовершенствованием ввода через переключатели было начало использования шестнадцатеричных кодов. Десятичные числа, используемые в посведневной жизни, состоят из цифр 0-9. Шестнадцатеричная система исчисления состоит из цифр 0-9, а также из символов от A до F для репрезентации набора четырёх переключателей, с возможными значениями 0-15.

Двоичная	Десятичная	Шестнадцатиричная
0	0	0
1	1	1
10	2	2
11	3	3
100	4	4
101	5	5
110	6	6
111	7	7
1000	8	8
1001	9	9
1010	10	A
1011	11	B
1100	12	C
1101	13	D
1110	14	E
1111	15	F
1 0000	16	10
1 0001	17	11

Следующее видео немного подробнее объясняет, как работает система исчисления: Video: Decimal, binary, and hexadecimal systems

Для облегчения ввода программ, более поздние компьютеры позволяли вводить программы с помощью языка assembly. Каждая команда использовала мнемонику, а программа, называемая компилятором, превращала мнемоники в числа, обозначающие команды. Такой тип языка называется 2GL, или язык второго поколения.

Ниже преведена часть программы на языке assembly, предоставлено Wikimedia Commons .
Figure 2.2: Пример языка assembly

Хотя это было улучшением, этого всё ещё было недостаточно для того, чтобы сделать процесс программирования лёгким. Следующее поколение языков предоставило абстракции более высокого уровня. Первые языки третьего поколения: (COBOL , FORTRAN и LISP) были намного проще для понимания и программирования.

Языки второго и третьего поколения использовали программу, называемую компилятор . Компилятор берёт программу, введённую пользователем (так называемый исходный код ) и превращает её в машинный код. Программист запускает машинный код. Оригинальный исходный код не запускается.

Если программа использует исходный код из разных источников, они могут быть связаны вместе в один с помощью программы, называемой linker (линкер, редактор связей, компоновщик) . Редактор связей работает с машинным кодом, сгенерированным компилятором, для создания финальной версии программы. Эта финальная версия - то, что запускает пользователь. Исходный код для этого не нужен. Figure 2.3: Компиляторы и редакторы связей

Недостатком машинного языка является то, что программа будет работать только на определённых типах компьютера. Программы, скомпилированные для компьютеров с Windows скорее всего не будут работать на компьютерах Apple Macintosh и наоборот.

Потому что весь процесс компиляции и связи может быть сложным для начинающих программистов, некоторые языки стали использовать интерпретаторы . Эти программы спотрят на исходный код и преобразуют его в машинный код на ходу. Это также позволяет одним и тем же программам запускаться на Windows, Mac, Unix компьютерах, в случае, если на каждой из этих платформ есть доступ к интерпретатору.

Недостатком использования интерпретатора является то, что он медленнее, чем оригинальный, машинный язык. Figure 2.4: Интерпретатор

Python является примером интерпретируемого языка. Легче писать на Python"е, чем на C, но Python работает медленнее и требует интерпретатора для успешной работы.

Приведите пример числа в двоичной системе исчисления. (Хотя число "1" может быть двоичным, десятичным или шестнадцатиричным, попытайтесь придумать пример, который показывает разницу между системами исчислений.)
Дайте пример числа в десятичной системе исчисления.
Дайте пример числа в шестнадцатиричной системе исчисления.
Переведите числа 1, 10, 100, 1000 и 10000 из двоичной в десятичную систему исчисления.
Что такое компилятор?
Что такое исходный код?
Что такое машинный язык?
Что является языком программирования первого поколения?
Что является языком программирования второго поколения?
Что является языком программирования третьего поколения?
Что такое интерпретатор?