Низкоуровневые языки программирования появились раньше, чем высокоуровневые. Самые первые компьютеры программировались двоичным языком — сочетанием «1» и «0»:
«1» — подача электрического импульса на процессор;
«0» — отсутствие электрического импульса.
Язык «единиц и нулей» — это самый низкоуровневый язык из всех известных. Еще его называют «двоичным» или «машинным кодом». Раньше компьютеры понимали только такой язык, теперь понимают такой и немного посложнее. Все, что программируется на известных языках программирования, в конечном итоге компилируется либо в двоичный код, либо в другой язык, который понимает процессор. В любом случае это будет примитивный язык.
Писать программы при помощи машинного кода — нереальная задача. На заре развития компьютера так и делали, потому что программы были несложными, например, арифметические операции.
Современные программы настолько сложные, что написать их при помощи «1» и «0» не под силу никому. Вернемся к истории. Компьютеры развивались, и усложнялись программы. Поэтому разработчики пришли к такой точке, что писать двоичным языком стало сложно. Были придуманы другие языки программирования, которые выглядели более очеловеченными. При помощи этих языков программирования удалось воздействовать на работу процессора и даже написать первое ядро для операционной системы. Эти первые очеловеченные языки и были низкоуровневыми. Некоторые сохранились до наших времен и выполняют те же функции, что и тогда.
Низкоуровневые языки программирования
Низкоуровневые языки программирования — это такие языки, при помощи которых есть возможность «напрямую» обращаться к аппаратному функционалу компьютера:
к процессору;
к оперативной памяти;
к ядру;
и др.
Низкоуровневые языки программирования не так распространены, как высокоуровневые, но они являются базовыми, на которых строятся компьютерные технологии. При помощи низкоуровневых языков пишут:
операционные системы;
прошивки для ядра;
драйверы для периферийных устройств;
и др.
Только низкоуровневые языки управляют процессами, происходящими в компьютерных устройствах. Поэтому их часто применяют в сферах программирования, где нужен очень жесткий контроль над устройством, например, в:
военной сфере;
медицинских программах;
инженерии;
космической сфере;
и др.
Но не нужно полагать, что они применяются только в этих сферах. Низкоуровневый язык присутствует в каждом компьютере, потому что его использовали при написании драйверов, ядер и операционных систем.
Низкоуровневые и высокоуровневые языки программирования
Говоря о низкоуровневых языках программирования, нужно несколько слов сказать о высокоуровневых языках.
Высокоуровневый язык программирования — это еще более очеловеченный язык. Такие языки созданы «для людей», чтобы людям было легче понимать, что написано в коде. Такие языки вообще не понимает компьютер, а для того чтобы их понял компьютер, применяются специальные программы — компиляторы и интерпретаторы, которые «конвертируют» высокоуровневый язык программирования в понятный для компьютера набор символов.
Кстати, каждый язык программирования — это набор специальных символов, при помощи которых люди передают команды для компьютера. Компьютер «считывает» эти команды и понимает, как ему необходимо поступать в конкретном случае и как реагировать на конкретное действие пользователя.
Высокоуровневый язык используется для написания программ, веб-продуктов, приложений, игр и др. Таких языков очень много, и их намного больше, чем низкоуровневых. К высокоуровневым языкам относят следующих представителей:
Python;
Ruby;
Java;
JavaScript;
PHP;
C#;
C++;
и др.
Программный код, написанный на высокоуровневом языке, легко читается и понимается разработчиками. Программный код, написанный на низкоуровневом языке, читается и понимается разработчиками намного сложнее. Поэтому «прийти» в низкоуровневый язык новичком намного сложнее, чем в высокоуровневый.
Программирование на языке низкого уровня требует от разработчика высокой квалификации, но самое главное — понимание аппаратных процессов, происходящих внутри компьютера.
Низкоуровневые языки: список представителей
Самый низкоуровневый язык программирования — это машинный код, в котором есть только «единицы и нули». Чуть «выше» машинного кода, но в статусе низкоуровневого языка, располагается язык ассемблера.
Язык ассемблера — это не какой-то конкретный низкоуровневый язык программирования. За этим термином скрываются принципы создания нового синтаксиса для управления процессорами в разных архитектурах. Язык ассемблера представляет собой более функциональный и понятный синтаксис по сравнению с машинным кодом. При помощи ассемблера можно воздействовать на все процессы, происходящие внутри компьютера. Его синтаксис все равно остается очень сложным, по сравнению с другими низкоуровневыми языками и тем более с языками высокого уровня.
Еще один представитель языков низкого уровня — Forth. Этот язык появился в начале 70-х. В свое время он был очень популярным, поэтому что его синтаксис выглядел намного легче, чем машинный код или язык ассемблера. На нем разрабатывали ядра и операционные системы. Сейчас этот язык практически не применяется.
CIL — низкоуровневый язык программирования от компании Microsoft. В самой компании его называют «высокоуровневым Ассемблером». Его применяют в качестве промежуточного языка в виртуальной машине «.NET». Все компиляторы, поддерживающие «.NET», транслируют высокоуровневые языки из этой платформы на язык CIL, который управляет «железом».
Есть такие языки, которые являются «гибкими» или «среднеуровневыми», то есть они могут быть как высокоуровневыми, так и низкоуровневыми. К таким языкам относят С, С++, RUST и др. Почему так происходит? К языкам низкого уровня относят те языки, которые могут «напрямую» обращаться к аппаратным возможностям компьютера, например к процессору. «Гибкие» языки подходят под это определение. Поэтому их можно встретить в операционных системах и драйверах, где применяются языки низкого уровня. Но также можно встретить в разнообразных приложениях и играх, где применяются языки высокого уровня.
Заключение
Низкоуровневые языки программирования лежат в основе всего программирования. С их помощью пишут операционные системы, без которых не работает ни один современный компьютер.
Если рассматривать низкоуровневые языки в качестве первого языка для изучения, тогда лучше смотреть в сторону «гибких» языков типа С или С++, которые можно применять и в других сферах программирования, а не только в низкоуровневых процессах.
Главное отличие низкоуровневого программирования от высокоуровневого заключается в том, что при низкоуровневом необходимо понимание всего, что происходит внутри компьютера на аппаратном уровне, потому что программисту нужно обращаться непосредственно к ресурсам компьютера. Например,необходимо знать:
по какому принципу работает процессор;
как работает оперативная память;
как распределяются ресурсы компьютера между процессами и потоками;
и др.
При высокоуровневом программировании о низкоуровневых процессах задумываться не надо.
Другое
