Как компьютер понимает язык программирования

Основы

Основы программирования / Урок #1 – Введение в программирование с нуля

Представляем курс по изучению основ программированию. В курсе для начинающих вы с нуля разберетесь в теме программирования и изучите все основные концепции этой сферы. Под конец курса у вас будет понимание куда двигаться далее и что изучать.

Відеоурок

Підписуйтесь на нашу групу в Телеграмі ����

Когда появилось программирование?

Само по себе понятие программирование сводится к простой концепции. Программирование – процесс создания компьютерных программ.

И можно предположить, что программирование появилось в дни создания первых компьютеров. На самом деле это не так. Программирование – это процесс написания алгоритма для решения какой-либо задачи. В таком случае можно сказать, что тот же ткацкий станок стал одним из первых проявлений программирования, ведь он позволил программировать узоры на тканях.

Но назвать работников ткацких станков программистами – было бы как минимум странно. Поэтому первым проявлением программирования в нашем с вами понимании можно действительно назвать дату появления первого прототипа компьютера.

Когда появился первый компьютер?

Тут можно много говорить когда был создан первый прототип компьютера, но мы с вами за основу давайте возьмем дату создания первого компьютера с возможностью его запрограммировать.

Таким компьютером стал ENIAC, что был представлен 14 февраля 1946 года в Соединенных Штатах Америки. Компьютер был гигантских размеров. Его вес составлял 30 тонн, а для его работы использовались лампы, коих в нем было около 18 000 единиц.

За одну секунду он был способен выполнить около 5000 операций. Цифра не маленькая, но для сравнения современный обычный ПК, что есть у каждого из нас выполняет в среднем свыше 100 миллионов операций за одну секунду. И это не говоря уже про суперкомпьютеры, что используются крупными компаниями.

До ENIAC были представлены и другие компьютеры, но именно он стал первым компьютером, в который можно было ввести какие-то данные и уже на основе этих данных он решал определенную задачу.

Так что датой создания программирования в привычном для нас понимании можно считать 1946 год.

Что программирование представляет из себя?

Любой компьютер: компьютер 1946 года или современный понимает только один язык – язык нулей и единиц. Компьютер может принять набор бинарного кода, что будет содержать последовательность из нулей и единиц. В зависимости от их расстановки, количества и повторений компьютер понимает что от него хотят и выполняет ту или иную задачу.

Первые компьютере в качестве входных данных принимали что-то в духе листа бумаги, где просто были описаны нули и единицы. Даже был специальный человек что вставлял эти данные в компьютер, а на выходе получал примерно такой же лист бумаги с обработанными данными.

И весь этот процесс уже можно назвать настоящим программированием. Вы что-то пишите, а на выходе получаете готовое решение.

Что делает язык программирования?

При зарождении сферы отличий языка программирования от компьютерного кода было немного. Очевидных и естественных удобств для программиста не существовало, он обязан был обладать знаниями числовых кодов для каждой команды машины. Даже распределение памяти для выполнения команд ложилось на специалиста.

То есть не существовало способа сказать компьютеру что вы хотите сделать более менее человеческим языком. Нет, вы просто всегда писали бинарный код.

Для упрощения обращения с ЭВМ люди стали активно разрабатывать языки, одним из первых стал Ассемблер. Суть языков программирования сводиться к тому, что вы сперва пишите более человекоподобный код, а он уже далее при помощи специальной программы преображается в те же нули и единицы, что понимает наш компьютер.

Язык ассемблер стал одним из первых языков программирования, а позже начали появляться все более новые и более удобные языки в использовании. Конечный результат выполнения любого языка программирования — преобразование в двоичный код и передача кода компьютеру на выполнение.

Как появились обычные нам компьютеры?

Вы уже знаете когда появился первый компьютер и что все компьютеры на базовом уровне понимают только машинный код или другими словами бинарный код.

Но как произошел переход от 30 тонного компьютера до ПК в вашем доме? Процесс перехода был долгим и тернистым. Многие стали миллиардерами на этом пути, а многие потеряли все.

Все первые компьютеры были гигантскими и использовались только в военных целях. Многие считали что за компьютерами нет будущего и их применение будет ограничиваться лишь использованием в военных целях.

Но были люди не согласные с этим. Так разные группы энтузиастов постоянно старались разработать уменьшенные версии компьютеров для использования в домашних целях. Одним из первых таких ПК, который изменил мир стал компьютер Альтаир 8800. Внешне он представлял собой конструктор из отдельных блоков и схем, но все же по характеристикам специалисты относят его к персональному компьютеру.

Такой компьютер произвел фурор, но настоящий переворот случился в 1976 году, когда тогда молодая компания Apple решила выпустить свой собственный ПК, который можно было купить, принести домой, поставить на стол и просто начать им пользоваться. Казалось бы, и что тут такого? А дело в том, что до Apple не было компьютеров, которые можно было просто купить и сразу пользоваться ими.

Конечно Apple в этом плане не единственная компания, но они первые объединили все воедино и дали людям готовое решение.

А далее вы уже и сами знаете. Начали появляться новые компании и пошла настоящая конкуренция, где каждый делал все более крутой и интересный ПК для потребителей.

Завдання до уроку

Немного теории

Ответьте на следующие вопросы:

• в каком виде компьютер обрабатывает информацию?
• что такое машинный код?
• что делают языки программирования?
• нужен ли английский для разработки игр?

Что такое язык программирования

Представьте, что вас на улице спросили, как дойти до ближайшей аптеки. Для того, чтобы объяснить дорогу, вам нужно использовать язык, который понимает человек, и набор конкретных инструкций (ориентиров), которые помогут ему достичь цели.

Языки программирования работают аналогичным образом: они помогают человеку объяснить компьютеру, какие действия ему нужно выполнить.

Как и в случае с естественными языками (испанский, английский, китайский и другие), существуют различные языки программирования: Python, Java и C++. Каждый из них имеет свой набор правил и синтаксис, которые программисты используют для написания кода.

Инструкции компьютеру могут быть как простыми (например сложи число А и число Б), так и очень сложными: например, выполни действия, необходимые для создания видеоигры или мобильного приложения. Код на определенном языке — набор действий, которые приведут к конкретному результату.

Чем отличаются языки программирования от алгоритма

Со стороны может показаться, что это совершенно разные вещи, однако они связаны между собой. Алгоритм — набор инструкций и шагов, которые сообщают компьютеру, что именно нужно сделать. А язык программирования — это инструмент для написания этих инструкций так, чтобы компьютер смог их понять.

Если провести аналогию с кулинарией, то алгоритм можно сравнить с рецептом торта: он содержит информацию, каким ингредиенты нужно добавить, в каких пропорциях смешать и как долго выпекать получившееся тесто.

В этой аналогии язык программирования — это язык, на котором написан рецепт. Точно так же, как разные люди могут написать один и тот же рецепт на разных языках, программисты могут написать один и тот же алгоритм на разных языках программирования.

Почему языки программирования появляются и исчезают

Языки программирования, как и любая другая технология, могут появляться и исчезать по целому ряду причин.

• Требования пользователей и разработчиков меняются. Например, новый язык программирования может быть создан для решения конкретных проблем или для использования преимуществ новых аппаратных или программных возможностей. По мере развития технологий могут появляться новые языки программирования, отвечающие новым требованиям.
• Языки программирования устаревают. Им на смену приходят новые, которые предлагают лучшую производительность, функции или простоту использования. Например, COBOL, язык программирования, который широко использовался в 1970-х и 1980-х годах, был постепенно вытеснен Java, Python и JavaScript, которые предлагают более современные функции и которые легче изучать и использовать.

Кроме того, некоторые языки программирования могут исчезнуть просто потому, что они непопулярны. Если язык не получил широкого распространения, он не получает необходимой поддержки от сообщества разработчиков и ресурсов, необходимых для его дальнейшего существования и развития.

Elbrus Bootcamp

Вам может также понравиться.

Книги для развития Soft Skills

7 янв. 2024 г.

Топ 11 книг как стать эффективнее

4 янв. 2024 г.

Как компьютер понимает язык программирования?

Когда мы хотим что-то запрограммировать, то с помощью ЯП мы обращаемся к ISA(Instuction set architecture).

Инструкции процессора (ISA)

ISA – набор инструкций процессора. Они отличаются, в разных архитектурах процессоров – разные команды.

В наборе ISA находятся: арифметические, логические, сдвиговые операции.
Там же находятся инструкции по обмену данных между регистрами и памятью, хранения информации, ветвлений, циклов и возвратов значений.

ISA делится на два набора инструкций: RISC и CISC. CISC – применяется в процессоре с архитектурой x64/x86.

x64/x86 – архитектура процессора для настольных компьютеров.

RICS – это упрощенный набор инструкций и он применятся в процессоре с архитектурой MISC и ARM.

MISC – архитектура процессора с упрощенным набором инструкций.

ARM – архитектура процессора для мобильных устройств.

Конвейер(Pipeline)

Работой процессора управляет конвейер(Pipeline).

Pipeline – команды выполняются последовательно, как обработка на конвейере.

Получает инструкцию для выполнения —> декодирование инструкции и определение её типа —> АЛУ выполняет вычисления, если это указано в инструкции —> извлекает данные из памяти, если об этом указано в инструкции —> возвращение в регистры или в память.

Оперативная память (RAM)

Во время работы программа использует оперативную память компьютера.

RAM — блок из ячеек, туда помещают какие-либо данные.

Работать с этими физическими ячейками позволяет механизм управления RAM– virtual memory. Этот механизм работает еще и с жестким диском(винчестером).

Virtual memory работает с памятью как со страницами или блоками, обычно, каждый по 4Kb.

Управлением этих страниц занимается таблица страниц(Page table).
На этапе работы виртуальной памяти могут быть проблемы со скоростью работы по двум основным причинам: paging и page fault.

Paging – прием виртуальной памяти, когда она помещает страницу на винчестер и при необходимости её возвращает.

Page fault – ошибка, когда виртуальная память обращается к листу, которого нет или он закрыт для чтения.

Stack

На этапе компиляции программы компилятор просит у процессора небольшой кусок памяти – stack. С его помощью можно контролировать исполнение программы от начала и до конца.

Он работает по принципу «первый зашел, последний вышел».

В каждой программе есть входная точка или функция, она вызывается самой первой. Функция загружается в stack и поверх неё накладываются локальные переменные, другие функции и все остальное, которые для stack`а называются фреймами.

Фрейм состоит из 3 частей: параметры функции, указатель на предыдущий фрейм и локальные переменные.

Когда фрейм завершается, он вызывает предыдущий и так до тех пор пока первая функция не выйдет из стека. Размер стека зависит от программы.

Его можно выставить вручную в настройках компилятора. На каждый поток
в системе выделяется свой стек.

Heap

Вся остальная память, которая не входит в stack. называется свалкой или heap.

В heap можно создавать и удалять данные и объекты в любой момент времени, поэтому она сложнее в структуре и медленнее в работе.

Stack гораздо быстрее в работе, чем heap, потому что он использует фиксированный кусок памяти и все фреймы стека лежат в кеш-памяти процессора, а к ней получить доступ легче, чем к оперативной памяти.

Следующий конспект начнет большой цикл конспектов о архитектуре компьютера.

Язык программирования

Язы́к программи́рования — набор формальных правил, по которым пишутся компьютерные программы.

У языка программирования есть два аспекта:

• синтаксис (правила написания кода, правописание, порядок слов);
• семантика (идея, смысловая нагрузка или назначение).

Обычный язык нужен для общения с людьми, а язык программирования — для общения с компьютером. Как и в любом естественном языке, у компьютерных есть лексика и семантика, но, поскольку они намного проще, чем человеческие, грамматика у них не на первом месте, но синтаксис и словообразование важны. А для для понятия «смысл» программисты используют слово «семантика».

• 1 Отличие языков программирования от алгоритмов
• 2 Как компьютер понимает разные языки программирования
• 3 Зачем нужны новые языки программирования?
• 4 Языки программирования в DecimalChain

Отличие языков программирования от алгоритмов

Программы нужны для того, чтобы машина сделала что-то полезное. Это невозможно, если нет чёткого алгоритма — порядка действий и правил выполнения чего-то полезного.

Алгоритм работает как маршрут в навигаторе: «Из пункта А едем в пункт Б, поворот через 150 метров». Англичанин понимает его по-английски, китаец — по-китайски, а мы с вами — по-русски. Языки разные, а порядок действий один: все должны добраться до нужного места.

Любая программа начинается с алгоритма, но на разных языках это может выглядеть по-разному.

Как компьютер понимает разные языки программирования

Язык программирования — это НЕ язык компьютера! Машина понимает последовательности нулей и единичек: есть напряжение в цепи — единица, нет — ноль. Поэтому любую программу сначала надо перевести в набор таких машинных команд.

Для этого существуют два инструмента — компилятор и интерпретатор. Первый работает как бюро переводов: вы отдаёте ему весь текст программы, а он превращает его в исполняемый код, набор команд для процессора. Интерпретатор же больше похож на переводчика-синхрониста: сказали фразу — синхронист быстро её перевёл, а компьютер выполнил.

Внутри компиляторов и интерпретаторов — сложные наборы правил по превращению языка программирования в машинный код, понятный компьютеру. Это тоже программы. Их пишут создатели нового языка — на каком-то другом, уже существующем. Например, интерпретатор Python написан на C, а сам C — на ассемблере, практически машинном коде.

Зачем нужны новые языки программирования?

Существует уже несколько тысяч языков программирования, но всё равно продолжают создаваться новые. Обычно это делается для решения каких-то конкретных задач или в случае неудобства использования имеющегося языка.

Языки живут, пока люди пользуются написанными на них программами.

Языки программирования в DecimalChain

Для корректной совместимости с Cosmos SDK и Tendermint в качестве языка программирования для реализации функционала Decimal, а именно программного обеспечения мастернод (валидаторов), использован язык рограмирования Golang.

Для написания бэкенд-модулей мы выбрали TypeScript, который строго типизирован и удобен в процессе разработки, а также компилируется в JavaScript, исполняется в современных браузерах и совместим с NodeJS. В частности, на TypeScript написаны воркеры (Workers) и индексер (Indexer).

Для реализации десктоп-приложений кошельков команда Decimal использовала ElectronJS, который позволяет на основе JavaScript, HTML и CSS создавать кроссплатформенные десктоп-приложения.

• Терминология
• Общая информация

Что такое язык программирования

Представьте, что вас на улице спросили, как дойти до ближайшей аптеки. Для того, чтобы объяснить дорогу, вам нужно использовать язык, который понимает человек, и набор конкретных инструкций (ориентиров), которые помогут ему достичь цели.

Языки программирования работают аналогичным образом: они помогают человеку объяснить компьютеру, какие действия ему нужно выполнить.

Как и в случае с естественными языками (испанский, английский, китайский и другие), существуют различные языки программирования: Python, Java и C++. Каждый из них имеет свой набор правил и синтаксис, которые программисты используют для написания кода.

Инструкции компьютеру могут быть как простыми (например сложи число А и число Б), так и очень сложными: например, выполни действия, необходимые для создания видеоигры или мобильного приложения. Код на определенном языке — набор действий, которые приведут к конкретному результату.

Чем отличаются языки программирования от алгоритма

Со стороны может показаться, что это совершенно разные вещи, однако они связаны между собой. Алгоритм — набор инструкций и шагов, которые сообщают компьютеру, что именно нужно сделать. А язык программирования — это инструмент для написания этих инструкций так, чтобы компьютер смог их понять.

Если провести аналогию с кулинарией, то алгоритм можно сравнить с рецептом торта: он содержит информацию, каким ингредиенты нужно добавить, в каких пропорциях смешать и как долго выпекать получившееся тесто.

В этой аналогии язык программирования — это язык, на котором написан рецепт. Точно так же, как разные люди могут написать один и тот же рецепт на разных языках, программисты могут написать один и тот же алгоритм на разных языках программирования.

Почему языки программирования появляются и исчезают

Языки программирования, как и любая другая технология, могут появляться и исчезать по целому ряду причин.

• Требования пользователей и разработчиков меняются. Например, новый язык программирования может быть создан для решения конкретных проблем или для использования преимуществ новых аппаратных или программных возможностей. По мере развития технологий могут появляться новые языки программирования, отвечающие новым требованиям.
• Языки программирования устаревают. Им на смену приходят новые, которые предлагают лучшую производительность, функции или простоту использования. Например, COBOL, язык программирования, который широко использовался в 1970-х и 1980-х годах, был постепенно вытеснен Java, Python и JavaScript, которые предлагают более современные функции и которые легче изучать и использовать.

Кроме того, некоторые языки программирования могут исчезнуть просто потому, что они непопулярны. Если язык не получил широкого распространения, он не получает необходимой поддержки от сообщества разработчиков и ресурсов, необходимых для его дальнейшего существования и развития.

Elbrus Bootcamp

Вам может также понравиться.

Книги для развития Soft Skills

7 янв. 2024 г.

Топ 11 книг как стать эффективнее

4 янв. 2024 г.

Основы

Основы программирования / Урок #1 – Введение в программирование с нуля

Представляем курс по изучению основ программированию. В курсе для начинающих вы с нуля разберетесь в теме программирования и изучите все основные концепции этой сферы. Под конец курса у вас будет понимание куда двигаться далее и что изучать.

Відеоурок

Підписуйтесь на нашу групу в Телеграмі ����

Когда появилось программирование?

Само по себе понятие программирование сводится к простой концепции. Программирование – процесс создания компьютерных программ.

И можно предположить, что программирование появилось в дни создания первых компьютеров. На самом деле это не так. Программирование – это процесс написания алгоритма для решения какой-либо задачи. В таком случае можно сказать, что тот же ткацкий станок стал одним из первых проявлений программирования, ведь он позволил программировать узоры на тканях.

Но назвать работников ткацких станков программистами – было бы как минимум странно. Поэтому первым проявлением программирования в нашем с вами понимании можно действительно назвать дату появления первого прототипа компьютера.

Когда появился первый компьютер?

Тут можно много говорить когда был создан первый прототип компьютера, но мы с вами за основу давайте возьмем дату создания первого компьютера с возможностью его запрограммировать.

Таким компьютером стал ENIAC, что был представлен 14 февраля 1946 года в Соединенных Штатах Америки. Компьютер был гигантских размеров. Его вес составлял 30 тонн, а для его работы использовались лампы, коих в нем было около 18 000 единиц.

За одну секунду он был способен выполнить около 5000 операций. Цифра не маленькая, но для сравнения современный обычный ПК, что есть у каждого из нас выполняет в среднем свыше 100 миллионов операций за одну секунду. И это не говоря уже про суперкомпьютеры, что используются крупными компаниями.

До ENIAC были представлены и другие компьютеры, но именно он стал первым компьютером, в который можно было ввести какие-то данные и уже на основе этих данных он решал определенную задачу.

Так что датой создания программирования в привычном для нас понимании можно считать 1946 год.

Что программирование представляет из себя?

Любой компьютер: компьютер 1946 года или современный понимает только один язык – язык нулей и единиц. Компьютер может принять набор бинарного кода, что будет содержать последовательность из нулей и единиц. В зависимости от их расстановки, количества и повторений компьютер понимает что от него хотят и выполняет ту или иную задачу.

Первые компьютере в качестве входных данных принимали что-то в духе листа бумаги, где просто были описаны нули и единицы. Даже был специальный человек что вставлял эти данные в компьютер, а на выходе получал примерно такой же лист бумаги с обработанными данными.

И весь этот процесс уже можно назвать настоящим программированием. Вы что-то пишите, а на выходе получаете готовое решение.

Что делает язык программирования?

При зарождении сферы отличий языка программирования от компьютерного кода было немного. Очевидных и естественных удобств для программиста не существовало, он обязан был обладать знаниями числовых кодов для каждой команды машины. Даже распределение памяти для выполнения команд ложилось на специалиста.

То есть не существовало способа сказать компьютеру что вы хотите сделать более менее человеческим языком. Нет, вы просто всегда писали бинарный код.

Для упрощения обращения с ЭВМ люди стали активно разрабатывать языки, одним из первых стал Ассемблер. Суть языков программирования сводиться к тому, что вы сперва пишите более человекоподобный код, а он уже далее при помощи специальной программы преображается в те же нули и единицы, что понимает наш компьютер.

Язык ассемблер стал одним из первых языков программирования, а позже начали появляться все более новые и более удобные языки в использовании. Конечный результат выполнения любого языка программирования — преобразование в двоичный код и передача кода компьютеру на выполнение.

Как появились обычные нам компьютеры?

Вы уже знаете когда появился первый компьютер и что все компьютеры на базовом уровне понимают только машинный код или другими словами бинарный код.

Но как произошел переход от 30 тонного компьютера до ПК в вашем доме? Процесс перехода был долгим и тернистым. Многие стали миллиардерами на этом пути, а многие потеряли все.

Все первые компьютеры были гигантскими и использовались только в военных целях. Многие считали что за компьютерами нет будущего и их применение будет ограничиваться лишь использованием в военных целях.

Но были люди не согласные с этим. Так разные группы энтузиастов постоянно старались разработать уменьшенные версии компьютеров для использования в домашних целях. Одним из первых таких ПК, который изменил мир стал компьютер Альтаир 8800. Внешне он представлял собой конструктор из отдельных блоков и схем, но все же по характеристикам специалисты относят его к персональному компьютеру.

Такой компьютер произвел фурор, но настоящий переворот случился в 1976 году, когда тогда молодая компания Apple решила выпустить свой собственный ПК, который можно было купить, принести домой, поставить на стол и просто начать им пользоваться. Казалось бы, и что тут такого? А дело в том, что до Apple не было компьютеров, которые можно было просто купить и сразу пользоваться ими.

Конечно Apple в этом плане не единственная компания, но они первые объединили все воедино и дали людям готовое решение.

А далее вы уже и сами знаете. Начали появляться новые компании и пошла настоящая конкуренция, где каждый делал все более крутой и интересный ПК для потребителей.

Завдання до уроку

Немного теории

Ответьте на следующие вопросы:

• в каком виде компьютер обрабатывает информацию?
• что такое машинный код?
• что делают языки программирования?
• нужен ли английский для разработки игр?

Что такое языки программирования и какие они бывают

Представьте, что вы делаете ремонт в квартире: вешаете полки, собираете мебель. Без инструментов в этом деле вам не обойтись: многофункциональный шуруповерт поможет быстро собрать шкаф, просверлить отверстие в стене, вкрутить крепежные элементы, а отвертка подойдет для закрутки шурупов или реставрации мебели.

В написании программ разработчики тоже используют инструменты — языки. С их помощью можно «общаться» с компьютером: давать ему команды, управлять им, изменять данные, проводить вычисления и многое другое.

Языки программирования — это формальные языки для создания компьютерных программ.

По данным разных источников, всего существует от 250 до 9000 языков программирования, и с каждым годом их число увеличивается. Их много, потому что все они используются для разных задач. Прямо как тяжелый шуруповерт для сборки мебельного гарнитура или простая отвертка для аккуратной закрутки пары шурупов.

Для начала давайте разберем виды языков программирования, инструменты разработчика, а потом то, для каких задач они подходят.

Бесплатные курсы по программированию в Хекслете

• Освойте азы современных языков программирования
• Изучите работу с Git и командной строкой
• Выберите себе профессию или улучшите навыки

Виды языков программирования

Компилируемые и интерпретируемые языки

На международные деловые встречи делегаты ездят с переводчиками, так как сами они могут не понимать иностранную речь.

Процессор, «мозг» компьютера, тоже не понимает код, который пишет разработчик на языке программирования. Процессор воспринимает лишь последовательность из нулей и единиц. Понять друг друга разработчику и компьютеру тоже помогают специальные переводчики: компиляторы и интерпретаторы.

Компилятор переводит весь код в машинный (состоящий из нулей и единиц) сразу же при запуске программы. Работу компилятора можно описать так:

Программист пишет программу на языке программирования → Запускает компилятор → Компилятор переводит всю программу в машинный код и кладет его в исполняемый файл (.exe в Windows)

К компилируемым языкам программирования относят C, С++, Java, Swift, Go.

Интерпретатор переводит код в машинный построчно каждый раз, когда запускается программа.

Программы, написанные на интерпретируемых языках, чаще всего запускаются медленнее компилируемых программ — как раз из-за построчного перевода кода. Однако процесс разработки на интерпретируемом языке быстрее, чем на компилируемом, так как программисту не нужно снова и снова компилировать программу в машинный язык.

К интерпретируемым языкам программирования относят Python, PHP, JavaScript.

Читайте также:

Низкоуровневые и высокоуровневые языки

До изобретения компилятора и интерпретатора программисты вручную писали код на машинном языке. Код, созданный на таком языке, разный для каждого компьютера, так как у каждого производителя процессоров свой собственный набор инструкций к написанию кода.

Разработчики тратили много времени и усилий, чтобы писать код на машинном языке. Со временем они научили компьютер понимать языки программирования, близкие по написанию к нашим естественным языкам. Так появилось условное деление языков программирования на высокоуровневые и низкоуровневые (куда и отнесли машинный язык).

К низкоуровневым языкам также отнесли язык ассемблера — надстройку над машинным языком. На нем программистам писать код чуть проще, чем на машинном. Однако все так же не слишком удобно — язык ассемблера, как и машинный язык, не содержит функций, структур данных, списков, объектов.

Код на высокоуровневых языках легко читаем и понятен программисту. Такие языки позволяют создавать программы, не переживая о совместимости кода с разными процессорами. Высокоуровневые языки требуют компиляции или интерпретации. К таким языкам относят Java, JavaScript, Python, Ruby, PHP и другие.

Языки со статической типизацией и динамической типизацией

Представьте, что вы переезжаете и собираете коробки с вещами. Чтобы понять, в какой из коробок лежат вещи для кухни, гостиной и спальни, вы их подписываете. Это и есть типизация.

Типизация — это набор правил, по которым язык программирования классифицирует информацию. Благодаря типизации компьютер понимает, какие данные ему нужно обработать, что с ними делать и какой объем памяти займет предстоящая операция.

Если у языка нет типизации, программист может присваивать переменной любой тип данных (строку, число), а потом отнести к этой же переменной другой тип данных. Это позволяет быстрее писать код, но в таком коде проще запутаться. Так же, как можно запутаться в неподписанных коробках.

Коробки можно подписывать по-разному — и у языков программирования типизация бывает разной. Статическая типизация определяет типы данных в программе до ее запуска (во время компиляции).

Языки со статической типизацией — Java, C++, Swift.

В динамически-типизированных языках тип переменной определяется во время запуска программы. Объявлять тип переменной в явном виде не нужно: интерпретатор определяет его в процессе работы программы. Программу, созданную на языке с динамической типизацией, сложнее отлаживать и расширять ее функциональность.

Языки с динамической типизацией — Python, JavaScript, Ruby.

Универсальные и специальные языки

Существуют языки, которые могут использоваться для различных целей и областей применения. Их называют универсальными. Например, C++ подходит как для разработки несложных вычислительных программ, так и для создания высоконагруженных приложений, игр.

Специальные языки программирования (или доменно-специфические) подходят для решения определенного круга задач. Это, например, SQL, на котором можно писать запросы к базам данных, HTML или CSS, предназначенные для проектирования и верстки веб-страниц.

Читайте также:

Эзотерические языки

Существует группа языков, которая не подходит для решения практических задач, а применяется для проведения экспериментов или развлечения. Эзотерические языки дают возможность разработчикам воплощать необычные идеи, исследовать возможности языков, а также помогают развивать гибкость ума и воображение.

Так программа на языке программирования Piet выглядит как абстрактная картина , Chef записывает программы в качестве кулинарных рецептов, а команды ArnoldC представляют собой цитаты из фильмов с Арнольдом Шварценеггером.

Визуальные языки

Иногда большие объемы данных сложно описать текстовым кодом. Зато их удобно разбить по блокам и представить в виде схемы. В таких ситуациях удобно использовать визуальные языки программирования. Так код будет написан при помощи графических элементов (блоков и изображений).

Работа с визуальными языками подходит для начинающих специалистов, так как написание кода выполняется более просто и интуитивно. К визуальным языкам относят Scratch, Blockly, Substance Designer.

Какие бывают языки программирования и где они используются

Как мы уже сказали, каждый язык программирования предназначен для решения определенных задач. Давайте рассмотрим самые популярные языки и разберемся, где их применяют и в чем их особенности.

Python

Где используется. Python применяют в области машинного обучения и искусственного интеллекта, в разработке веб-приложений, аналитике данных, программировании игр. Python используют такие известные приложения, как Dropbox, Spotify, Netflix, Uber.

Насколько язык популярен. Python — один из самых простых и доступных языков программирования. Он занимает первое место в рейтинге самых популярных языков согласно индексу TIOBE за сентябрь 2023 года.

Особенности языка. У Python понятный синтаксис, большое количество библиотек и фреймворков (инструментов и правил, которые упрощают и ускоряют процесс разработки). Но у программ, написанных на Python, медленная скорость работы.

JavaScript

Где используется. JavaScript подходит для разработки интерфейса сайтов, веб-приложений, расширений для браузера, мобильных приложений, серверной части приложений (бэкенда). JS используют в разработке фронтенда и бэкенда Slack, Discord, Microsoft Teams, Uber, Amazon, Apple.

Насколько язык популярен. В индексе TIOBE за сентябрь 2023 года JavaScript занимает шестое место. А по данным рейтинга GitHub Octoverse за 2022 год, JavaScript — самый популярный язык, занимает первое место.

Особенности языка. У JS высокая скорость и производительность, большое число библиотек, баз данных, средств автоматизации тестирования и мониторинга.

Java

Где используется. Язык программирования, который подходит для разработки бэкенда приложений и кроссплатформенных сайтов. Java используется для разработки серверной части Amazon, Netflix и Spotify.

Насколько язык популярен. По данным журнала IEEE Spectrum (Института инженеров электротехники и электроники), Java занимает второе место в рейтинге самых популярных языков программирования за 2023 год. По версии индекса TIOBE Java на четвертой строчке.

Особенности языка. У Java простой синтаксис, читаемый и компактный код, встроенные библиотеки и фреймворки.

Читайте также:

PHP

Где используется. Изначально PHP использовался для создания персональных веб-страниц. Сегодня он применяется в бэкенде, часто используется в сочетании с HTML и JavaScript. PHP применялся для разработки проекта Ted.com, видеохостинга Dailymotion, платформы BlaBlaCar.

Насколько язык популярен. Популярность PHP постепенно возрастает. В сентябре 2023 года, по данным индекса TIOBE , он расположился на восьмой строчке, опередив Go, Swift, Ruby и другие языки. А по данным рейтинга GitHub Octoverse за 2022 год, PHP занимает седьмое место.

Особенности языка. Исходный код на PHP обладает высокой читаемостью, у языка большое сообщество разработчиков. Но также у кода на этом языке низкий уровень безопасности и низкая производительность.

C/C++

Где используются. С и C++ подходят для разработки высоконагруженного программного обеспечения, игр, программ для роботов. Эти языки программирования используются для разработки Microsoft Office, Adobe Illustrator, игры World of Warcraft.

Насколько языки популярны. Согласно индексу TIOBE , в сентябре 2023 года C и C++ занимают второе и третье место в списке самых популярных языков программирования. В рейтинге IEEE за 2023 год C и C++ занимают третье и четвертое место, уступив Python и Java.

Особенности языков. С и С++ используются, когда нужно точно управлять памятью и экономить пространство. Высокая производительность и большое сообщество делают C и C++ привлекательными для IT-специалистов. Но чтобы писать хороший код на этих языках, нужно хорошо разбираться, как работает «железо» компьютера. И также у С и С++ не так много библиотек для веб-разработки, как, например, у JavaScript или Python.

Go

Где используется. Используется для создания высоконагруженного бэкенда. Go применяют для разработки таких платформ как Uber, Netflix, Facebook.

Насколько язык популярен. По версии IEEE , в 2023 году Go занимает восьмое по популярности место. Опережает Swift, Ruby, Kotlin и другие языки.

Особенности языка. У Go простой и понятный синтаксис, широкий выбор инструментов, большое количество библиотек. Go хорошо подходит для высоконагруженных веб-приложений.

Читайте также:

C Sharp

Где используется. C# создан компанией Microsoft для разработки приложений под платформу .NET. Используется для разработки корпоративных веб-сервисов и программ Tesla, складских и логических систем Ozon, 3D-графики Сбербанка.

Насколько язык популярен. Согласно индексу TIOBE за сентябрь 2023 года, C# занимает пятое место. По данным рейтинга GitHub Octoverse, C# также занимает пятую строчку.

Особенности языка. У C# большое сообщество разработчиков, компактный и легко читаемый код.

Swift

Где используется. Язык программирования, который подходит для разработки iOS и macOS-приложений. Например, мобильные приложения для iOS FireFox и WordPress были разработаны с помощью языка программирования Swift.

Насколько язык популярен. В 2023 году Swift занимает шестнадцатую строчку по данным сразу двух рейтингов: TIOBE и IEEE .

Особенности языка. У Swift простой синтаксис, высокая скорость работы программ, поддержка управления памятью. Осложнить работу на этом языке может небольшое число встроенных инструментов и библиотек.

Kotlin

Где используется. Kotlin — язык программирования, который имеет небольшой объем кода. Чаще всего используется в серверной и мобильной разработке на Android, а также при создании мобильных приложений. С помощью Kotlin были написаны Pinterest, Coursera, Evernote.

Насколько язык популярен. Входит в топ-20 самых популярных языков программирования по данным рейтинга TIOBE .

Плюсы и минусы языка. Если говорить о преимуществах Kotlin, то он полностью совместим с Java. Его исходный код отличается простотой и читаемостью. Минусом выступает низкая скорость компиляции, небольшое количество встроенных библиотек.

Можно ли быть программистом, не зная языков программирования?

Нет. Если вы не знаете ни одного языка программирования, вы не сможете передать свои идеи и инструкции компьютеру. Вспомним нашу аналогию с ремонтом: без инструментов сделать ремонт в квартире не получится. Так же и без языков программирования разработчики не смогут создавать программы.

Высококлассные специалисты не просто хорошо знают разные языки: они постоянно повышают свою квалификацию и улучшают навыки разработки. Ведь программистам важно не только писать код. Главное для них — быстро и эффективно решать проблемы пользователей с помощью программирования.

Зарплаты разработчиков на разных языках программирования

Ниже — статистика зарплат разработчиков, согласно данным «Хабр Карьеры» и вакансиям, размещенных на hh.ru:

На уровень заработной платы разработчиков влияют:

• Уровень квалификации и опыт работы. Все просто: чем выше уровень знаний, софт скиллов — тем выше зарплата.
• Тип и масштаб задачи. Чем сложнее и ответственнее задачи, тем выше оплата.
• Знание иностранных языков — это хорошее конкурентное преимущество, которое выделяет разработчиков на рынке труда и позволяет им работать в международных компаниях.
• Регион проживания. Заработная плата в Москве и Санкт-Петербурге несколько выше, чем в регионах. Но без нужды о переезде задумываться не стоит: многие компании предоставляют возможность работать удаленно.

Какой язык выбрать для старта в программировании

Начинающему специалисту необходимо решить, что и в какой области он хочет программировать. Важно понимать, какие задачи интересно решать — программировать роботов, исследовать данные или создавать приложения и игры. Так будет проще выяснить, какие инструменты потребуются для разработки.

Например, для создания веб-приложений лучше всего подойдет JavaScript. Если вы хотите попробовать себя в Data Science — выбирайте Python. Для бэкенда подойдет тот же JavaScript с Node.js, Java, PHP.

Как быть с языками, которые решают одну и ту же проблему? Тут выбор за программистом. Каждый выбирает язык по своим предпочтениям, доступности изучения, удобству и качеству комьюнити вокруг языка.

Какой стек технологий учить

Чтобы выбрать наиболее подходящий для вас стек, переходите на сайты по поиску работы, ищите наиболее востребованные направления разработки, изучайте рейтинги языков программирования и выбирайте стек, исходя из ваших знаний и зарплатных ожиданий.

Существует много бесплатных материалов, которые помогут вам сделать первый шаг в программировании. Вот несколько ресурсов, которые будут полезны новичку:

1. GitHub — это место, где программисты размещают код своих проектов. Вы можете исследовать исходный код проектов и учиться на их примерах.
2. Stack Overflow — это сообщество разработчиков, где вы можете задавать вопросы и получать на них ответы.
3. Code Basics — бесплатные курсы по основам языков программирования.

Самый простой способ научиться программировать — много практиковаться и кодить. Попробуйте сделать простой сайт, Telegram-бота или написать программу для командной строки. А еще проходите курсы в Хекслете — они помогут понять, какая сфера в программировании подходит вам больше всего и какой стек технологий лучше изучить.

Бесплатные курсы по программированию в Хекслете

• Освойте азы современных языков программирования
• Изучите работу с Git и командной строкой
• Выберите себе профессию или улучшите навыки

Языки программирования: что это такое, зачем нужны и какой выбрать новичку

Разбираемся, как устроены языки программирования, почему их так много и чем они отличаются от алгоритмов.

Тимур Тукаев

Фанат Free Software Foundation, использует Linux и недолюбливает Windows. Пишет истории про кодинг и программы на Python. Влюблён в Lisp, но пока что не умеет на нём программировать.

Что такое язык программирования

Язык программирования — это набор формальных правил, по которым пишут программы. Обычный язык нужен для общения людей, а язык программирования — для общения с компьютером. Как и в любом естественном языке, тут есть лексика — слова, функции и операторы, из которых по правилам синтаксиса составляются выражения. Они имеют чёткий, вполне определённый смысл, понятный компьютеру, — семантику.

Вот, например, программа на языке JavaScript:

Чем языки программирования отличаются от алгоритмов

Программы нужны для того, чтобы машина сделала что-то полезное. Это невозможно, если нет чёткого порядка действий и правил их выполнения — алгоритма.

Алгоритм работает как маршрут в навигаторе: «Из пункта А едем в пункт Б, поворот через 150 метров». Англичанин понимает его по-английски, китаец —
по-китайски, а мы с вами — по-русски. Языки разные, а порядок действий один и все должны добраться до нужного места.

Любая программа начинается с алгоритма, но на разных языках это может выглядеть по-разному. Например, вот эта — на языке С — проверяет, чтобы делитель не был нулём, а затем делит одно число на другое. Или пишет, что так делать нельзя.

if (b != 0) < printf (("a / b = %lg\n"), a / b); > else < printf ("На ноль делить нельзя"); >

То же самое, но на Python.

if b != 0: print(‘a / b = ’ + a / b) else: print(‘На ноль делить нельзя’) 

В программе на Python нет фигурных скобок и точек с запятой, но алгоритм и результат работы такой же, как у программы на C, да и слова похожи.

Перейти с одного языка программирования на другой легко: если знаешь Java — быстро начнёшь кодить, например, на Python или C#.

Как компьютер понимает разные языки программирования

На самом деле язык программирования — это не язык компьютера. Машина понимает последовательности нулей и единичек: есть напряжение в цепи — единица, нет — ноль. Поэтому любую программу сначала надо перевести в набор таких машинных команд.

Для этого есть два инструмента — компилятор и интерпретатор. Компилятор работает как бюро переводов: вы отдаёте ему весь текст программы, а он превращает его в исполняемый код, набор команд для процессора. Интерпретатор больше похож на переводчика-синхрониста: сказали фразу — синхронист тут же её перевёл, а компьютер выполнил.

Внутри компиляторов и интерпретаторов — сложные наборы правил по превращению языка программирования в машинный код, понятный компьютеру. Это тоже программы. Их пишут создатели нового языка — на каком-то другом, уже существующем. Например, интерпретатор Python написан на C, а сам C — на ассемблере, практически машинном коде.

Что такое библиотеки

Библиотеки — наборы функций, готовых шаблонов, написанных на каком-то из языков программирования. Это удобно и похоже на книги в обычной библиотеке: на них можно ссылаться внутри программ и сразу получать результат без необходимости каждый раз писать много кода.

Например, в Python есть модуль — библиотека yandex_translate, которая переводит тексты на разные языки. Программистам не надо создавать программу-переводчик с нуля, достаточно подключить этот модуль и обратиться к нему из любой точки кода.

# подключаем модуль from yandex_translate import YandexTranslate # вводим ключ из настроек Яндекс.Переводчика YANDEX_API_KEY = ‘Ваш API KEI' try: # проверяем, что ключ правильный translate_obj = YandexTranslate(YANDEX_API_KEY) # вызываем модуль, и он переводит текст из string на нужный язык. t = translator_class.translate(string, 'en-ru') 

Зачем нужны новые языки, если есть много старых

Существует уже несколько тысяч языков программирования, но всё равно продолжают создавать новые. Обычно это делается для решения каких-то конкретных задач, но иногда и для одного-единственного станка с ЧПУ или нового устройства. Так происходит, когда имеющийся язык почему-то стало неудобно использовать.

Так появился, например, гибкий и мощный язык программирования С, который сейчас используют повсеместно. По одной из легенд — языку уже около 50 лет, — программисты из AT& T Керниган и Ритчи захотели перенести любимую игру с главного сервера компании на офисный компьютер. Но там не было операционной системы, а переписать имеющуюся показалось слишком сложно, потому что она была полностью на ассемблере. Тогда они решили создать свой язык программирования, который назвали C (си).

Сколько живут языки программирования

Языки живут, пока люди пользуются написанными на них программами. Поэтому старички, такие как COBOL, Ada или Fortran, всё ещё в деле.

На языках Ada и Fortran написана часть кода операционных систем семейства Unix, а для COBOL, похоже, вовсе наступил ренессанс: из-за кризиса, связанного с пандемией, приходится вносить изменения в старые бизнес-системы и программы для службы соцобеспечения, которые написаны именно на нём. Кроме того, по данным Reuters, 43% банковских систем и 95% банкоматов США так или иначе используют COBOL. Так что Америка ищет программистов-ветеранов.

А вот Алголу повезло меньше. Он практически мёртв, хотя и был когда-то не менее популярен, чем COBOL.

Что лучше учить новичку

Если интересуют красивые эффекты для веба — попробуйте начать с простейшего набора из JavaScript, CSS и HTML. Со временем подтянете PHP и сможете создавать на нём полноценные сайты. Если же вам интереснее программы, сервисы и скрипты — посмотрите в сторону Python, Java или С#. Для новичка может быть сложновато, зато это мощные универсальные языки, которые подходят практически для любых задач. Под мобильную разработку учите Swift для iOS и Java/Kotlin для Android. Но с ними придется попотеть и лучше, чтобы был хоть какой-то опыт в программировании.

Читайте также:

• Кирпичи для интернета: топ-10 концепций современной веб-архитектуры, которые вам точно нужно знать
• Как в СССР создавали полупроводниковый компьютер
• Как добавить в приложение поддержку нескольких языков