程序开发过程的演变

1 最早的程序开发过程

用机器语言编写程序，并记录在纸带或卡片上。
在这个阶段，输入可能是按钮、开关；输出可能是指示灯等。所有信息都是0/1序列！

若在第4条指令前加入指令，则需重新计算地址码（如jxx的目标地址），然后重新打孔。不灵活！书写、阅读困难！

机器语言称为第一代程序设计语言（First generation programming language ，1GL ）。

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2 用汇编语言开发程序

汇编语言的特点：

• 用助记符表示操作码
• 用标号表示位置
• 用助记符表示寄存器

汇编语言的优点：

• 不会因为增减指令而需要修改其他指令
• 不需记忆指令编码，编写方便
• 可读性比机器语言强

在第4条指令前加指令时不用改变add、jxx和sub指令中的地址码！

我们需要用汇编程序将汇编语言转换为机器语言才能够被CPU执行。

机器语言和汇编语言都是面向机器结构的语言，故它们统称为机器级语言。

汇编语言称为第二代程序设计语言（Second generation programming language ，2GL ）。

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3 用高级语言开发程序

随着技术的发展，出现了许多高级编程语言：

• 它们与具体机器结构无关
• 面向算法描述，比机器级语言描述能力强得多
• 高级语言中一条语句对应几条、几十条甚至几百条指令
• 有“面向过程”和“面向对象”的语言之分
• 处理逻辑分为三种结构
  • 顺序结构、选择结构、循环结构
• 有两种转换方式：“编译”和“解释”
  • 编译程序(Complier)：将高级语言源程序转换为机器级目标程序，执行时只要启动目标程序即可
  • 解释程序(Interpreter )：将高级语言语句逐条翻译成机器指令并立即执行，不生成目标文件。

现在，几乎所有程序员都用高级语言编程，但最终要将高级语言转换为机器语言程序。

第三代程序设计语言（3GL）为过程式语言，编码时需要描述实现过程，即“如何做”。
第四代程序设计语言（4GL） 为非过程化语言，编码时只需说明“做什么”，不需要描述具体的算法实现细节。

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4 不同层次语言之间的等价转换

任何高级语言程序最终通过执行若干条指令来完成！

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5 开发和运行程序所需要的支撑条件

最早的程序开发很简单（怎样简单？）

• 直接输入指令和数据，启动后把第一条指令地址送PC开始执行

用高级语言开发程序需要复杂的支撑环境（怎样的环境？）：

• 需要编辑器编写源程序

• 需要一套翻译转换软件处理各类源程序

  • 编译方式：预处理程序、编译器、汇编器、链接器
  • 解释方式：解释程序

• 需要一个可以执行程序的界面（环境）

  • GUI方式：图形用户界面
  • CUI方式：命令行用户界面

支撑程序开发和运行的环境由系统软件提供，最重要的系统软件是操作系统（包括人机交互界面、
提供服务功能的内核例程）和语言处理系统（各种语言处理程序，如编译、汇编、链接；运行时系统，如库函数，调试、优化等功能）。语言处理系统运行在操作系统之上，操作系统利用指令管理硬件。

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参考资料：

1. 计算机系统基础(一)：程序的表示、转换与链接