非典型性C语言教程- 0.3 计算机程序到底是什么

2024-02-08 05:18

本文主要是介绍非典型性C语言教程- 0.3 计算机程序到底是什么,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

前几天上课又又听到了老师在宣扬“计算机行业没有经验”的论点。说计算机行业发展的太快,越老越不行,积累的经验转眼就过时。这种浮躁的言论已经听过无数次了,但是一个大学研究生课的老师在课堂上讲出来还是第一次。今天这个主题就和60年前计算机就出现的东西有关。

上次讲了,编译程序首先调用预处理程序处理C语言文件中的预处理命令,然后自己编译之生成目标文件,最后调用连接程序将目标文件和库文件连接成一个可执行程序。那么一段计算机程序到底是什么呢?

60年前阿兰.图灵,冯.诺依曼等人提出了计算机的体系模型,60年过去了目前实际运行的计算机都是注明的冯.诺依曼体系。首先讲图灵机的概念,下面是www.wikipedia.org 条目Turing machienes对通用图灵机的简介:

Turing machines are extremely basic abstract symbol-manipulating devices which, despite their simplicity, can be adapted to simulate the logic of any computer that could possibly be constructed. They were described in 1936 by Alan Turing. Though they were intended to be technically feasible, Turing machines were not meant to be a practical computing technology, but a thought experiment about the limits of mechanical computation; thus they were not actually constructed. Studying their abstract properties yields many insights into computer science and complexity theory.

A Turing machine that is able to simulate any other Turing machine is called a Universal Turing machine (UTM, or simply a universal machine). A more mathematically-oriented definition with a similar "universal" nature was introduced by Alonzo Church, whose work on lambda calculus intertwined with Turing's in a formal theory of computation known as the Church–Turing thesis. The thesis states that Turing machines indeed capture the informal notion of effective method in logic and mathematics, and provide a precise definition of an algorithm or 'mechanical procedure'.

这个条目有图灵机的形式化定义,以及关于图灵机几个著名问题的证明。简单来说图灵机由4部分构成:
  1. 一条无限长的纸带,分为一个一个单元,这条纸带可以左右移动。每个单元可以记录符号。
  2. 一个头,可以在纸带上读和写符号。
  3. 活动表,记录了纸带和头如何活动。
  4. 一个状态寄存器,记录活动表的状态。
图灵模仿了人解题的过程,解决一个问题时,头在根据活动表的内容读或写纸带单元的内容,并相应的移动纸带。这个模型就是现代计算机的鼻祖。后来冯.诺依曼提出了更具体的计算机体系。计算机由5部分组成:
  1. 执行单元
  2. 运算部件
  3. 内存
  4. I/O
  5. 程序计数器PC
执 行单元根据PC指示的地址去内存中读取指令,然后指令可以读写内存,将内存取出的数字交给运算部件运算。冯.诺依曼机器中指令和数据是同一存储的。人通过 I/O来与计算机交互。这个模型和图灵机基本类似:纸带就是内存,活动表也是内存的一部分,头就是执行和运算部件。程序就是活动表中左右移动纸带,读写纸 带的活动序列。同样本质上来讲程序就是内存中的指令序列。

后来编写程序的技术日新月异,各种概念技术层出不穷,但是本质上来说任何程序, 静态的如C, Forturn,Pascal,稍微动态一点的C++,Java,动态的Python, Lua,Ruby,传说中的 Lisp,Prolog最终都是内存中的指令序列。因为60年来计算机都是遵循冯.诺依曼模型的。

虽然人自己到底是怎么描述世界的还不是 很清楚,但是人描述世界的方式肯定和计算机描述世界的方式差别巨大,于是人们就不断的发展编程技术使得编程能更接近人描述世界的方式。首先是汇编。显然一 串数字是很不好记住的,于是用助记符去代表难以理解的数字。比如讲0xCC表示为int 3。后来发展出第一种高级语言Forturn。

60 年代人们发现单纯的跳转指令,使得程序很不好理解(人不好理解,机器一点问题没有),于是发展出结构化程序设计,使得调用子程序(很多名字过程,函数,方 法)有了标准。后来人们发现子程序一般要和程序处理的数据结合在一起,于是就发展了面向对象OO的技术。编译器自动完成在函数调用的时候传递this参 数,省去了自己写的麻烦。后来发现程序编译完成后,没有源代码就无法知道该怎么调用,于是加入元数据让编译完成之后的组建也能自己描述自己。

无论技术怎么更新,新技术只是自动的解决原来技术中不足的地方。比如用汇编照样可以写出面向对象的程序,但是用Java就方便的多,因为编译器帮你完成了许多工作,但是一个Java程序和一个汇编程序一样,最终执行的时候都是一条一条的计算机指令没有什么区比。

第0章说过,C语言重要的一条原因就是C语言最贴近计算机的模型。C语言由一组函数构成,函数就是一段一段的指令序列。函数中有一个叫main的,程序从main开始执行起,就是指令序列的起点。一直到结束,就是一个完成的指令序列。 

这篇关于非典型性C语言教程- 0.3 计算机程序到底是什么的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/690001

相关文章

python使用fastapi实现多语言国际化的操作指南

《python使用fastapi实现多语言国际化的操作指南》本文介绍了使用Python和FastAPI实现多语言国际化的操作指南,包括多语言架构技术栈、翻译管理、前端本地化、语言切换机制以及常见陷阱和... 目录多语言国际化实现指南项目多语言架构技术栈目录结构翻译工作流1. 翻译数据存储2. 翻译生成脚本

Ubuntu固定虚拟机ip地址的方法教程

《Ubuntu固定虚拟机ip地址的方法教程》本文详细介绍了如何在Ubuntu虚拟机中固定IP地址,包括检查和编辑`/etc/apt/sources.list`文件、更新网络配置文件以及使用Networ... 1、由于虚拟机网络是桥接,所以ip地址会不停地变化,接下来我们就讲述ip如何固定 2、如果apt安

PyCharm 接入 DeepSeek最新完整教程

《PyCharm接入DeepSeek最新完整教程》文章介绍了DeepSeek-V3模型的性能提升以及如何在PyCharm中接入和使用DeepSeek进行代码开发,本文通过图文并茂的形式给大家介绍的... 目录DeepSeek-V3效果演示创建API Key在PyCharm中下载Continue插件配置Con

Deepseek R1模型本地化部署+API接口调用详细教程(释放AI生产力)

《DeepseekR1模型本地化部署+API接口调用详细教程(释放AI生产力)》本文介绍了本地部署DeepSeekR1模型和通过API调用将其集成到VSCode中的过程,作者详细步骤展示了如何下载和... 目录前言一、deepseek R1模型与chatGPT o1系列模型对比二、本地部署步骤1.安装oll

在不同系统间迁移Python程序的方法与教程

《在不同系统间迁移Python程序的方法与教程》本文介绍了几种将Windows上编写的Python程序迁移到Linux服务器上的方法,包括使用虚拟环境和依赖冻结、容器化技术(如Docker)、使用An... 目录使用虚拟环境和依赖冻结1. 创建虚拟环境2. 冻结依赖使用容器化技术(如 docker)1. 创

Go语言中三种容器类型的数据结构详解

《Go语言中三种容器类型的数据结构详解》在Go语言中,有三种主要的容器类型用于存储和操作集合数据:本文主要介绍三者的使用与区别,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录基本概念1. 数组(Array)2. 切片(Slice)3. 映射(Map)对比总结注意事项基本概念在 Go 语言中,有三种主要

Spring Boot整合log4j2日志配置的详细教程

《SpringBoot整合log4j2日志配置的详细教程》:本文主要介绍SpringBoot项目中整合Log4j2日志框架的步骤和配置,包括常用日志框架的比较、配置参数介绍、Log4j2配置详解... 目录前言一、常用日志框架二、配置参数介绍1. 日志级别2. 输出形式3. 日志格式3.1 PatternL

MySQL8.2.0安装教程分享

《MySQL8.2.0安装教程分享》这篇文章详细介绍了如何在Windows系统上安装MySQL数据库软件,包括下载、安装、配置和设置环境变量的步骤... 目录mysql的安装图文1.python访问网址2javascript.点击3.进入Downloads向下滑动4.选择Community Server5.

C语言中自动与强制转换全解析

《C语言中自动与强制转换全解析》在编写C程序时,类型转换是确保数据正确性和一致性的关键环节,无论是隐式转换还是显式转换,都各有特点和应用场景,本文将详细探讨C语言中的类型转换机制,帮助您更好地理解并在... 目录类型转换的重要性自动类型转换(隐式转换)强制类型转换(显式转换)常见错误与注意事项总结与建议类型

CentOS系统Maven安装教程分享

《CentOS系统Maven安装教程分享》本文介绍了如何在CentOS系统中安装Maven,并提供了一个简单的实际应用案例,安装Maven需要先安装Java和设置环境变量,Maven可以自动管理项目的... 目录准备工作下载并安装Maven常见问题及解决方法实际应用案例总结Maven是一个流行的项目管理工具