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程式語言簡介 內 容 大 綱 程式語言的歷史 程式語言的五個世代 著名程式語言介紹 程式語言的歷史 (1/2) 電腦萌芽的1950年代，工程師必須藉由控制台按鈕或讀卡機輸入一連串的0與1來下達指令(instruction)，以直接控制電腦的中央處理器執行計算，這是最早型式的程式語言(programming language)，稱為低階語言(low-level language)。 現在，工程師通常使用鍵盤輸入接近人類自然語言(natural language)的敘述(statement)來控制電腦的中央處理器進行運算，這稱為高階語言(high-level language)，高階語言接近人們日常生活所用的語言，因此，顯得比較容易撰寫也比較容易理解。 程式語言的歷史 (2/2) 不管是一連串低階語言指令所形成的組合，或是一連串高階語言敘述所形成的組合，均可稱為程式(program)。 將中央處理器比喻為電腦的大腦的話，那麼程式可以說是電腦的靈魂了，是程式賦予電腦生命，少了程式的電腦無法進行任何工作，它只不過是一群推砌在一起的電路罷了。 有了程式，電腦可以依照程式的指示進行運算，於是各種可能的應用都出現了，程式可以指示中央處理器進行核子反應模式計算，也可以指示中央處理器透過網路卡接收資料顯示於顯示螢幕上，或可以讓人們使用電腦進行具聲光效果的電腦遊戲，…等。 程式語言的五個世代 (1/15) 第一代語言 --- 低階語言(low-level language) 低階語言又稱為機器語言(machine language)，此種語言使用一連串的0與1來下達指令(instruction)以控制中央處理器進行運算。 例如，在某機器上可能使用： 0001 1011 0100 1100 0000 0011 0000 1000 代表要中央處理器計算3和8的和並將計算結果暫時儲存起來。 程式語言的五個世代 (2/15) 不同的電腦主機因為中央處理器所接受的指令不同，因此也有不同的機器語言。 要撰寫機器語言程式必須熟稔電腦內部所有的結構，並需要了解什麼樣的0與1字串事代表什麼樣的指令。 一連串的0與1顯然是令人難以理解的，這使得機器語言程式的撰寫和除錯都相當繁瑣。 程式語言的五個世代 (3/15) 第二代語言 --- 中階語言(middle-level language) 第二代語言又稱為組合語言(assembly language)，此種語言使用速計符號(mnemonic symbol)來下達指令以控制中央處理器。 例如，在某機器上以下的指令： LD R1,3 LD R2,8 ADD R1,R2 代表要中央處理器計算3與8的和，並將計算結果暫時儲存起來。 程式語言的五個世代 (4/15) 當我們要執行組合語言程式時，必須先將組合語言程式透過一個稱為組譯器(assembler)的工具程式轉換成一連串由0與1所構成的機器語言程式才可以控制中央處理器進行運算。 其轉換過程如下： 程式語言的五個世代 (5/15) 第三代語言 ---- 高階語言 (High-level Language) 高階語言使用與自然語言(如英語)類似的敘述(statement)來指示中央處理器進行運算。 例如: R=3+8; 代表要中央處理器計算3與8的和，並將計算結果暫時儲存起來（儲存於變數R中）。 程式語言的五個世代 (6/15) 高階語言程式已經非常接近人類日常生活使用的自然語言了，這使得高階語言程式更容易撰寫與維護。 高階語言程式需要透過稱為編譯器（compiler）的工具程式，轉換為一連串由0與1所構成的機器語言程式以後才可以驅動中央處理器執行運算。 程式語言的五個世代 (7/15) 轉換過程如下所示： 有些高階語言也可以透過直譯器（interpreter）直接得到執行結果。直譯器的轉換過程如下所示： 程式語言的五個世代 (8/15) 高階語言程式一般而言是與電腦的硬體架構無關的（machine independent），這表示在某一個電腦系統上開發的高階語言程式不需要太多的修改就可以挪移到另一個電腦系統上執行，這項特性大大提高了程式的可攜性（probability），降低高階語言程式的開發成本。 高階語言通常為程序性語言(procedural language)，它們使用程序(procedure)、函數(function)以循序化(sequential)的方式指示中央處理器進行運算。 程式語言的五個世代 (9/15) 有一部份高階語言是屬於物件導向程式語言(object-oriented programming language, OOPL)，其基本觀念為將程序與資料加以結合