编程简单科普系列 - 什么是编程 (1)

什么是编程呢

编程是编定程序的中文简称，通俗点说，就是让计算机代码解决某个问题，对某个计算体系规定一定的运算方式，使计算体系按照该计算方式运行，并最终得到相应结果的过程。

广义上来说，编程也不仅仅是指关于计算机的范畴，现在通常也指可以 diy 的东西，可以通过自己想法进行自定义的东西。当然我们这里所说的是指计算机编程.

因为计算机是不能直接听懂我们人说话的，没办法直接沟通，所以我们需要通过编程语言来跟计算机进行沟通，通过编程语言把我们想表达的转化为计算机能听懂的，在这里编程语言就相当一个翻译(比如，我们不会英文，准备要和一说英文的外国人谈生意，这时候就需要找一个英文翻译，替我们把想要表达的中文翻译成对方听得懂的英文。)其实严谨点这个比喻说也不准确，因为编程语言一般是需要通过编译器或者解释器编译解释之后，才能为计算机所识别. 每个计算机编程语言，都有自己的编译器或者解释器，这里的编译器才是真正的翻译官，但是我们一般开发直接面对的是编程语言，除非需要对编译器或者解释器进行优化，所以为了大家能明白这里就把编程语言类比成翻译官，说白了，编程语言，跟我们所学的中英文等其他语言是一样，只不过编程语言是我们人类和计算机沟通的语言

计算机语言，有上千种，很多语言的出现大多都是为了解决作者当时所遇到特定的问题，我们常见的编程语言有 C/C++,JAVA,PYTHON,GO,JS,PHP,C#……等等

我们编写好程序，然后编译器会把我们所写的程序转化成一系列，计算机能识别的能读懂的指令集，然后再转化为二进制，计算最底层就是二进制，我们通常用的是 10 进制，0-9 的数字来表示逢十进一，二进制只有 1 和 0 逢二进一，对应我们电路的开和关，1 代表开，0 代表关。了解数字电路的同学应该更容易理解

在顶层，程序员编写出来的都是源代码。源代码可以使用各种高级语言写成，例如 c/c++ c# java python 等等；也可以使用对应平台的低级语言写成，例如汇编。想必你已经了解其中的过程了。

到这一步为止，距离最终机器可以执行的指令还有一大步要走。

首先要面临的一个问题是：源代码都是以人类语言写成的。即便是能够和机器指令一对一翻译的汇编代码，依然是人类语言。计算机无法理解其中的含义，所以不可能执行。

所以我们需要将人类语言翻译为计算机语言。计算机能听懂的语言，就叫做机器语言，简称机器码。

电脑是这么执行编程语言的: https://www.zhihu.com/question/29227521

随着现代科技的发展，人们的生活已经离不开数字电路。计算机逻辑电路是指数字电路中最基本的逻辑元件，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。

电脑的基层部件是由集成电路组成的，这些集成电路可以看成是一个个门电路组成当计算机工作的时候，电路通电工作，于是每个输出端就有了电压。电压的高低通过模数转换即转换成了二进制：高电平是由 1 表示，低电平由 0 表示。也就是说将模拟电路转换成为数字电路。这里的高电平与低电平可以人为确定，一般地，2.5 伏以下即为低电平，3.2 伏以上为高电平.所以编程语言最后转化为电信号,计算机处理数据的时候，展示给我们的是数字的变化，这背后实质是各种元器件之间的电信号的变化

计算机为什么选择二进制:

（1）易于物理实现    

因为具有两种稳定状态的物理原件是很多的，如门电路的导通与截止，电压的高与底，而他们恰好对应表示 1 和 0 两个字符。假如采用十进制，要制造具有 10 种稳定状态的物理电路，那是非常困难的。

（2）二进制数运算简单    

数学推导证明，对 R 进制算术的求和、求积规则各有 R(R+1)/2 中。如采用十进制就有 55 种求和与求积的运算规则；而二进制仅各有三种，因而简化了运算器等物理器件的设计。

（3）机器可靠性高    

由于电压的高低，电流的有无等都是一种质的变化，两种状态分明。所以基 2 码的传递抗干扰能力强，鉴别信息的可靠性高。

（4）通用性强    

基 2 码不仅成功地运用于数值信息编码(二进制)，而且适用于各种非数值信息的数字化编码。特别是仅有的两个符号 0 和 1 恰好与逻辑命题的两个值“真”和“假”相对应，从而为计算机实现逻辑运算和逻辑判断提供了方便。

电信号传输的概念 

从信息编码的角度来说，金、鼓、灯塔、烽火台类似电报的二进制编码。电报传输的信号有两种，一种是短促的点信号（dot 信号），一种是长一点的划信号（dash 信号）。我们把“点”当成“1”，把“划”当成“0”。这样一来，我们的电报信号就是另一种特殊的二进制编码了。电影里最常见的电报信号是“SOS”，这个信号表示出来就是 “点点点划划划点点点”

比起灯塔和烽火台这样的设备，电报信号有两个明显的优势。第一，信号的传输距离迅速增加。因为电报本质上是通过电信号来进行传播的，所以从输入信号到输出信号基本上没有延时。第二，输入信号的速度加快了很多。电报机只有一个按钮，按下就是输入信号，按的时间短一点，就是发出了一个“点”信号；按的时间长一些，就是一个“划”信号。只要一个手指，就能快速发送电报。而且，制造一台电报机也非常容易。电报机本质上就是一个“蜂鸣器 + 长长的电线 + 按钮开关”。蜂鸣器装在接收方手里，开关留在发送方手里。双方用长长的电线连在一起。当按钮开关按下的时候，电线的电路接通了，蜂鸣器就会响。短促地按下，就是一个短促的点信号；按的时间稍微长一些，就是一个稍长的划信号。

本文完

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