Код нужен, чтобы люди могли «разговаривать» с компьютерами и заставлять их выполнять нужные задачи. Они бывают разными, но все делятся на две большие группы — низкоуровневые и высокоуровневые.
В статье рассмотрим, какие уровни языков программирования существуют, а также узнаем, где их используют и почему важно понимать, как работают оба уровня.
Содержание
Это язык программирования, который работает на уровне машинного кода, т.е. такой язык понимает только компьютер. Сначала важно разобраться в основах программирования. Уровни языков программирования помогают понять разработчикам, как различаются подходы и возможности в этой области.
Низкоуровневые языки дают программисту полный контроль над ресурсами. Например, можно вручную выделить и освободить память или управлять тем, в каком порядке процессор выполняет команды, чтобы программа работала лучше.
С помощью низкоуровневых языков:
- Создаются операционные системы, например, ядра Windows или Linux.
- Работают с микроконтроллерами. Это крошечные компьютеры, которые управляют бытовой техникой, автомобилями и даже космическими аппаратами.
- Пишут драйвера. Эти программы помогают устройствам вроде принтеров или видеокарт взаимодействовать с ПК.
Но этот язык сложен в освоении и изучении.
Что такое высокоуровневые языки?
Они отличаются высокой скоростью работы и помогают айтишникам писать код быстрее и проще. Такие запросы ближе к человеческому языку, поэтому их легче читать, понимать и использовать. Они скрывают сложные технические детали, позволяют сосредоточиться на задаче, а не на тонкостях работы компьютера.
Они удобны за счет:
- Простоты в работе. Код выглядит логично и понятно, благодаря чему даже новичок быстро освоится.
- Гибкости. Один язык можно использовать для разных задач, например, создавать приложения или работать с большими данными.
- Автоматизации рутинных процессов. Например, память распределяется автоматически, и программисту не нужно думать об этом вручную.
Как используются в работе:
- Высокоуровневые языки идеально подходят для того, чтобы разрабатывать сайты и веб-приложения.
- На них разрабатывают программы для компьютеров, смартфонов и даже умных часов.
- Ученые используют код, чтобы анализировать информацию, моделировать и разрабатывать алгоритмы.
По теме:
Что такое объектно-ориентированное программирование
Лучшие языки программирования для искусственного интеллекта и нейросетей
Сравнение уровней
Стоит знать, что для разных задач существуют различные уровни языков программирования. Примеры этого включают C++, который используется для низкоуровневых задач. Они сильно различаются по удобству и возможностям. Сравним, чем отличаются друг от друга оба уровня.
Скорость работы кода:
- Низкоуровневые предоставляют максимальный темп работы, поскольку тот же C++ — это язык с компилятором, то есть быть доступным для разных платформ.
- Высокоуровневые работают медленнее, потому что используют дополнительные механизмы, чтобы упростить процесс программирования.
Сложность написания кода на обоих уровнях:
- Низкоуровневые требуют глубоких знаний о работе компьютера. Программисту нужно учитывать все мелочи: от управления памятью до взаимодействия с оборудованием.
- Высокоуровневые упрощают процесс. Разработчик пишет код, который больше напоминает обычный текст, а не технические команды.
Время изучения:
- Низкоуровневые сложно изучать. Чтобы разобраться, как писать код, нужно узнавать архитектуру компьютеров и научиться работать с машинным кодом.
- Высокоуровневые проще освоить. Многие из них специально созданы, чтобы начинающие могли начать программировать.
Универсальность:
- Низкоуровневые подходят для узких задач, например, чтобы создавать операционные системы или работать с микроконтроллерами.
- Высокоуровневые применяют почти везде: когда разрабатываются сайты, анализируются сведения или происходит машинное обучение.
Плюсы и минусы высокоуровневых и низкоуровневых языков
Каждый тип программирования имеет свои сильные и слабые стороны. Важно понимать, какие преимущества и недостатки у каждого из них, чтобы выбрать подходящий язык для определенной задачи.
Достоинства высокоуровневых языков:
- Просто использовать. Они позволяют писать код, который легче понять и изменить. Разметка максимально абстрагируется от сложных технических деталей работы компьютера, так что программист может сосредоточиться на самой задаче.
- Возможность быстрее писать код.
- Кросс-платформенность. Большинство высокоуровневых языков работают на разных операционных системах без необходимости менять код. Это означает, что можно разрабатывать приложения для Windows, Mac и Linux, не переписывая программу.
- Подходит для командной работы. Такой код легко читать и изменять. Это облегчает совместную работу группы программистов.
Недостатки высокоуровневых языков:
- Меньшая производительность. Это связано с тем, что они используют дополнительные механизмы и абстракции, чтобы упростить программирование. Иногда это может быть критично для задач, требующих максимальной скорости.
- Меньше контроля над системой. Программисты, которые работают с высокоуровневыми разметками, не могут так детально управлять памятью или процессором, как это возможно на других языках.
Плюсы низкоуровневых языков:
- Максимальная производительность. Код работает очень быстро, так как он непосредственно взаимодействует с процессором и другими компонентами компьютера. Это особенно важно, когда разрабатываются критичные системы, такие как операционные или драйверы.
- Используется в специфических областях. Такой код нужен там, где работают с маленькими и простыми компьютерами, например, микроконтроллерами — это «мозг» умных устройств, как в чайниках, стиральных машинах или роботах. Встраиваемые системы — это программы, которые управляют этими гаджетами, например, контролируют температуру или выполняют команды, как автопилот в машине.
Минусы низкоуровневых языков:
- Сложность в написании. Чтобы работать с ними, нужно хорошо разбираться в архитектуре компьютера. Программист должен думать о каждой детали, что делает процесс трудоемким и требует большого опыта.
- Долгое время разработки. Написать сервис на низкоуровневом языке занимает гораздо больше времени, чем на высокоуровневом. Айтишнику нужно вручную управлять памятью, процессами и другими аспектами работы программы.
- Трудности с отладкой. Приложения сложнее отлаживать, так как мелкие ошибки могут привести к серьезным сбоям системы.
Популярные языки программирования высокого уровня
Они широко распространены и активно используются, чтобы создавать самые разные программы: от сайтов и мобильных приложений до научных расчетов и машинного обучения. Уровни владения языками программирования в этом случае варьируются от базовых до экспертных, в зависимости от того, какие задачи стоят перед человеком и что нужно реализовать.
Рассмотрим самые популярные из них:
- Python — один из популярных языков программирования, который ценится за свою простоту и универсальность. Он широко используется, чтобы создавать сайты, автоматизировать задачи и даже разрабатывать искусственный интеллект. Python обладает простым синтаксисом, который позволяет писать код быстро и легко, что делает его отличным выбором для программистов, которые только начинают изучать эту сферу.
- JavaScript — его используют, чтобы писать интерактивные элементы на сайтах. Он позволяет делать кнопки, анимации, формы и многое другое, что делает веб-ресурсы живыми и удобными для пользователя. JavaScript также используется для серверной разработки (с помощью Node.js), и это один из ключевых языков для веб-разработки.
- Java — объектно-ориентированный язык, который используется, чтобы создавать крупные приложения, такие как корпоративные системы, мобильные сервисы для Android и серверные приложения. Его популярность объясняется стабильностью, безопасностью и мощными возможностями для многозадачности. Java работает на принципе «напиши один раз, запускай везде», это означает, что программы на Java могут работать на разных операционных системах без изменений в коде.
- C# (C-Sharp) — разработан компанией Microsoft, который используется для того, чтобы разрабатывать приложения под Windows, а также, чтобы создавать игры на платформе Unity. C# сочетает в себе простоту использования с мощными возможностями для работы с графикой, звуком и сетью.
- Ruby — очень ценится за свою простоту и «чистоту» кода. Он идеально подходит для того, чтобы создавать сайты и приложения. Один из самых популярных фреймворков, Ruby on Rails, помогает разработчикам быстро создавать сложные и функциональные сайты. Ruby ориентирован на разработку с удобством для программиста, что делает его хорошим выбором для стартапов и малых проектов.
- PHP — активно используют, чтобы писать динамичные сайты и приложения. Он работает на серверной стороне, и его часто используют в паре с базами данных, чтобы создавать такие сайты, как блоги, форумы и интернет-магазины.
По теме: Экосистема Java: популярные инструменты и будущее языка программирования
Учите английский, а не Python: как ИИ меняет программирование
Популярные языки программирования низкого уровня
Они помогают программистам взаимодействовать с компьютером на самой глубокой ступени. Рассмотрим популярные языки программирования машинного уровня.
Ассемблер — один из самых известных языков, который напрямую взаимодействует с машинным кодом. Он позволяет программисту писать команды, которые процессор может выполнить без промежуточных шагов.
Код все равно остается близким к машинному языку.
Особенности:
- Работает напрямую с процессором, что дает максимальную производительность.
- Программист должен быть готов к работе с техническими деталями архитектуры вычислительного блока.
- Применяется в разработке операционных систем, встроенных систем и драйверов.
C (СИ) — считается более высокоуровневым, но все равно позволяет работать с памятью и другими системными ресурсами. Он был создан, чтобы разрабатывать операционные системы и встроенные программы. Язык C дает программисту почти полный контроль над компьютером, что позволяет создавать очень быстрые и эффективные приложения. Многие современные языки, такие как C++, Java и Python, основаны на принципах C.
Специфика:
- Позволяет управлять памятью и ресурсами на низком уровне.
- С помощью него также игры, особенно с использованием графики и 3D-эффектов, а также ПО для научных расчетов и возможности обрабатывать информацию. Также используется, чтобы создавать программы для сетевых устройств, таких как маршрутизаторы
C++ расширяет возможности C, добавляет объектно-ориентированное программирование и другие современные концепции.
Несмотря на то, что C++ включает высокоуровневые элементы, он сохраняет возможность работать на низком уровне с памятью и другими системными ресурсами.
Кроме того, C++ используют, чтобы разрабатывать финтех-программы, такие как торговые платформы и системы для анализа сведений. Он также применяется, чтобы писать приложения с высокой нагрузкой, например, в искусственном интеллекте, обработке видео и научных расчетах.
Особенности:
- Включает как низкоуровневые, так и высокоуровневые возможности.
- Очень популярный язык для разработки игр, 3D-графики и сложных программ.
- Требует точности при управлении памятью и ресурсов.
Итог
Языки программирования низкого и высокого уровня имеют свои преимущества и недостатки в зависимости от поставленных задач.
Низкоуровневые языки позволяют контролировать ресурсы на глубоком уровне, что важно для создания высокопроизводительных и системных программ, но требуют большего опыта и внимания.
Высокоуровневые языки, наоборот, упрощают разработку и позволяют быстрее создавать приложения, хотя они могут уступать в скорости выполнения.
Выбор между ними зависит от целей проекта. Низкоуровневые подходят для сложных системных программ, а высокоуровневые — для быстрого создания приложений и решения универсальных задач.
Уровни языков программирования играют важную роль в выборе подходящего инструмента для решения конкретной задачи.
Фото на обложке: gorodenkoff / Getty Images
Нашли опечатку? Выделите текст и нажмите Ctrl + Enter