高级程序语言如何在不同的硬件平台上无障碍运行

题记:

电脑的硬件有CPU(中央处理器)、RAM(内存)、Hard Disk(硬盘)、BIOS(基本输入输出系统)等;电脑的软件有操作系统,编译器,应用软件等。其中最关键的是CPU和操作系统的交互。CPU拥有ISA(指令集),操作系统通过将高级语言编写的程序转化为汇编语言(能被CPU翻译成机器语言的特定汇编语言)后,再进一步转化为CPU能够识别的机器语言,CPU利用自身的指令集将二进制代码翻译为相应的指令。操作系统之所以重要,是因为它是硬件与应用软件的中间人,它将通过自己的平台开发出来的应用程序解析为汇编语言和机器语言与硬件交互。

首先明确几个概念。高级语言:比如basic,fortran等,这样的语言实际上是比较接近于人类的语言的,计算机绝对无法直接识别这样的语言,需要编译器将高级语言翻译成机器能懂的执行码,然后才能执行。低级语言:汇编语言和机器语言。这样的语言是机器可以直接识别的,但是和人类的语言相去甚远。所以这样的语言执行效率非常高,但是编写代码的代价也很非常高。机器语言和汇编语言是和计算机的指令集一一对应的,机器支持怎样的指令集,低级语言就有怎样的命令集。

    再谈到移植的问题。如果使用汇编代码编写程序,那么假设A机器的指令集和B机器的指令集不相同,如果A机器的汇编语言中有一条指令在程序中出现了10000次以上,而b机器却不支持这条指令,那么如果我们想把a机器的程序移植到b机器上执行,就必须修改程序代码这10000个地方,让他们都能被b支持。这样的工作量是非常巨大的;但是,如果使用高级语言,由于高级语言对机器硬件来说是抽象的,那么实际上a机器的高级语言放到b机器上,然后用b机器适合的编译器编译,如果编译成功,那么b机器也可以运行这个程序了。当然a机器和b机器对同样一种高级语言,他们用的编译器是不一样的。如果把b机器的编译器放到a机器上去编译程序,那一定无法成功。总之,高级语言的特点就是指令和最终的可执行代码的透明性,所有的硬件差异都由编译器去解决了,作为高级程序的程序员是看不到这个差异的,因为程序员本人不用去写编译器,他们只是直接用相应正确的编译器就可以了。

    不过在不同的机器上实现不同的编译器还是代价很高的事情。为了降低代码移植的成本,人们想到了虚拟机机制,就是在高级语言和机器语言中间加上一层:“中间层”。比如java,java的源代码通过javac编译器编译了以后,生成了一种叫bytecode的字节码,这样的代码也是一种二进制代码,人是看不容易看明白的。但是这样的代码也不是机器代码,不能直接运行。java体系中的中间层java虚拟机才能看明白这样的代码,然后java虚拟机再负责将bytecode转换为机器可执行代码。如此一来,只要人们能为java语言设定一个统一标准,至于在特定的硬件平台上java虚拟机如何把bytecode翻译成机器代码,就由专门的硬件平台开发商和虚拟机开发商去负责就是了(反正这也是他们开发设计必须要做的工作)。程序员写的代码在不同的硬件平台上都可以无障碍运行,换硬件平台的时候也不用修改任何代码。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 204,732评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 87,496评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 151,264评论 0 338
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,807评论 1 277
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,806评论 5 368
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,675评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,029评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,683评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 41,704评论 1 299
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,666评论 2 321
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,773评论 1 332
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,413评论 4 321
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,016评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,978评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,204评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,083评论 2 350
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,503评论 2 343

推荐阅读更多精彩内容

  • TITLE: 编程语言乱炖 码农最大的烦恼——编程语言太多。不是我不学习,这世界变化快! 有时候还是蛮怀念十几、二...
    码园老农阅读 5,295评论 2 35
  • 探索PPT中形状的奥秘。 对于PPTer来说,形状是经常用到的,或许有很多人依然不知道怎么用,这次会让你知道形状使...
    甜心PPT阅读 4,466评论 7 21
  • 老姜是一所市级中学初中部的高级教师,20岁从教,55岁退休,执教整整35年。 1 老姜出生农村,父母务农,幸有一远...
    茱茱0318阅读 437评论 0 1
  • 做个自我介绍,13年毕业,从事了小半年的服务端开发,无非就是c# python 后来机缘巧合,做了iOS开发,到目...
    杨柳小易阅读 174评论 1 0
  • 本人是两年前本科毕业通过四川公务员考试进入体制,工作感想什么的就不说了,只是许多朋友同学问经验,都将公务员制度当做...
    诗是一种存在方式阅读 145评论 0 1