对电脑下命令: 高级语言与低级语言

CPU (Central Processing Unit, 中央处理器) 是驱动整台电脑运作的中心枢纽，就像是电脑的大脑；若没有CPU，电脑就无法使用。

CPU 的功能主要是执行电脑的指令、以及处理电脑软件中的资料。

什么是指令呢？指令是低级语言的命令。我们可以对电脑以程式下达命令，比如加减乘除的运算；在高级语言中的命令称为「叙述」 (statements)，在低级语言中则称为「指令」 (instructions)。

所谓的程式，就是指我们要电脑完成某一项工作，所下达的一连串命令。

等等！什么又是高级语言和低级语言呢?

高级语言是目前最常见的程式语言，平常我们听到的程式语言，比如C/C++、都是高级语言。高级语言以人类的日常语言英文为基础，使用一般人易于接受的文字来表示，可读性高。

然而电脑是看不懂高级语言的，因此我们需要将高级语言透过编译器(Complier) 将高级语言再转成能直接与硬体沟通的低级语言。

电脑唯一能读懂的语言就是二进位制的「机器语言」 (Machine Language)，由0与1组成，比如00101001010101100111…. 别说你会撰写到发疯，连看懂都有困难。

因此后来又发展出了「组合语言」 (Assembly Language)，改用较短的字串取代机器语言的0与1，让人类比较好看的懂。

由于CPU只认得机器语言，因此组合语言所撰写的程式依然需要经由「组译器」 (Assembler) 来转译为机器码。组合语言每一行直接对应到的几乎就是一个机器码，高级语言则无。

这个流程简单来说，就是高级语言(C/C++) 得透过编译器(Complier) 转成组合语言(Assembly Language)、再透过组译程式(Assembler) 转译成机器码(Machine Code)，机器才能读得懂。

低级语言不用耗费编译流程、即可被CPU 所执行，因此以低级程式语言编写的程式，其运作效率会较高级语言更高。

然而可能别人写两三行就解决的程式、你要写数十行数百行而已。就是看人类方便（高级语言）、还是机器方便（低级语言）。

这么讲大家可能很难理解，来做个示范吧！如果我们希望电脑输出「Hello, World!」这行字，在高级语言中会这样写(范例为C语言)：

这时候电脑会输出Output结果：Hello, World!。

同样的一行字，来看看在组合语言中是怎么写的：

这时候你可能已经有：「这东西是什么！！！」的想法了… 别急，最后来看看机器语言会怎么写：

…天啊。这谁看得懂。

我们可以明显发现，高级语言的一个叙述可以对应到多个低级语言的指令，比低级语言更易撰写、也较好阅读。这样的话，为什么还要有低级语言呢？

事实上，不是「为什么还要有低级语言」，而是一开始的电脑就只有低级语言！高级语言是后面才发展出来的东西，方便人类好写且好读懂。

可以说：「低级语言是要给机器看的、高级语言是给人看的」。如果是底层的嵌入式系统，有些工程师还是要直接去写组合语言。

也就是说，高级语言和低级语言的功能不同，不能直接相比。高级语言是来帮助我们进行抽象化的设计、让我们能描述出需要的行为，而不是去Micro Control 每一行机器要跑的指令。

但高级语言要让机器理解，还须经过编译器的「编译」这个步骤。编译后的结果，会直接影响电脑执行该程式的效能。

就像是一个翻译人员把中文翻成英文一样，如果翻的好的话一样很优美、能达到最理想的效果；如果翻不好的话，就会变得很糟糕。台湾一家新创  Skymizer  就是在做编译器的优化，让相同的程式码经过更优化的编译器后、能在电脑上跑更快噢！

低级语言虽然难懂，但硬件能不经编译器、直接执行。（不过机器只能看懂0/1，所以如果是组合语言的话，还要经过组译器翻译=>机器语言噢～）

也因为低级语言对硬件直接操作，一种组合语言会专用于某种电脑架构，而不像许多高级语言可以在不同系统平台之间移植。根据这种特性，我们能透过组合语言订定「指令集」，和该指令集依附的「指令集架构」。