計算機組成原理：計算機的層次與編程語言
計算機基礎方面的知識，對于一些非科班出身的同學來講，一直是他們心中的痛，而對于科班出身的同學，很多同學在工作之后，也意識到自身所學知識的不足與欠缺，想回頭補補基礎知識。關于計算機基礎的課程很多，內容繁雜，但無論是相關書籍還是大學課程，都有點脫離工作。特別地，計算機基礎知識體系龐雜，想要從零學習或者復習都耗時耗力。
有鑒于此，本系列文章將帶你更快的補足編程必備基礎知識，涵蓋計算機領域三大基礎知識：計算機組成原理、操作系統、計算機網絡，這些都是大學計算機課程里面最重要的內容。文章對這些內容做了提煉和總結，摒棄了作為程序員不需要掌握的知識。
目的是：
- 幫助大家形成計算機知識的結構體系
- 幫助大家理解計算機底層原理
- 幫助大家在工作實踐中借鑒其中的優秀設計
程序翻譯與程序解釋
計算機是無法直接理解人類語言的，它只認識01010101...這樣的比特位，因此，我們需要進行程序翻譯或程序解析，把人類語言翻譯或解析成計算機所能理解的語言。
那么程序翻譯和程序解析這兩者之間有什么區別和聯系呢?為了理解問題，我們引入兩個語言，一個是較為高級的計算機語言——L1，另一個是較為低級的計算機語言——L0，我們接下來會使用這兩個語言作為例子來理解什么是程序翻譯，什么是程序解析。
程序翻譯
假設我們現在使用較為高級的計算機語言L1來進行程序的邏輯描述，也就是說我們使用L1來編寫程序，那么這個由L1編寫的程序是怎么樣執行的呢?當然了，它不是直接執行的，而是在執行的時候生成一個邏輯等價的由低級語言L0組成的程序，這個L0是計算機實際執行的語言，那么由L1生成L0這個過程，我們稱之為程序翻譯，用于生成L0的工具叫編譯器。
程序翻譯過程
程序解析
同樣的，假如我們使用L1來進行程序的邏輯描述，那么這個由L1編寫的程序是怎樣執行的呢?為了執行L1，我們還需要使用L0實現另外一個程序，這個程序把L1程序作為輸入來進行執行，每一句L1程序會在L0所實現的程序里面進行等價的轉換，然后執行，這就是程序的解析，其中，使用L0實現的程序叫做解釋器。
程序解釋的過程
簡要的總結程序翻譯和程序解析：
- 對于前面的兩個例子而言，計算機執行的指令都是L0
- 翻譯過程生成新的L0程序，解釋過程不生成新的L0程序
- 解釋過程由L0編寫的解釋器去解釋L1程序
理解了程序翻譯和程序解釋，我們來看下常見的編程語言，哪些語言是翻譯型語言，哪些是解釋型語言，如下圖：
翻譯型語言和解釋型語言
對于常見的，我們還有Java和C#，它們又屬于哪種語言呢?其實，嚴格的來說，它們既不屬于翻譯型語言，也不屬于解釋型語言，它們是屬于翻譯+解釋型語言。
如何理解翻譯+解釋型語言呢?以Java程序的運行過程為例，Java程序首先會被編譯器編譯成JVM字節碼，然后會通過解釋器解釋成機器碼，從而被計算機執行。
計算機的層次與編程語言
按層次來劃分計算機系統的話，我們可以劃分成七個層次。
計算機的層次
下面逐一介紹每一層。
硬件邏輯層：主要由門電路、觸發器等邏輯電路組成，屬于電子工程的領域，這里就不展開介紹了。
微程序機器層：編程語言主要是微指令集，微指令所組成的微程序直接交由硬件執行，主要是由生產硬件的公司的程序員來編寫的。
傳統機器層：編程語言主要是CPU指令集(機器指令)，和硬件是直接相關的，程序員所用機器指令編寫的程序可以交由微程序直接進行解析，而這里提到的指令集，存儲在CPU內部，對CPU的運算進行指導和優化，擁有指令集，CPU就可以有效地運行。我們知道，CPU的制造商分為AMD和Intel兩大陣營，那么這兩大廠商生產的CPU最大的區別是——指令集不同，Intel的CPU所使用的指令集不適合AMD的CPU，同樣的，AMD的CPU所使用的指令集也不適合Intel。除了不同廠商以后，同一個廠商也可以生產不同指令集的CPU，即不同架構的CPU使用不同的CPU指令集。
微指令、微程序、機器指令的概念
操作系統層：操作系統，一方面，向上提供了簡易的操作界面，使得用戶能夠容易地操作計算機;同時，向下對接了指令系統，管理硬件資源。操作系統對用戶程序所使用機器的各種資源進行管理和分配，包括CPU、存儲器等等，比如說，當一個用戶程序需要運行的時候，首先由操作系統將其加載到內存中，這就需要操作系統首先為其分配內存空間來進行存儲。再比如說，某一個程序需要使用某一個輸出設備進行結果輸出的時候，需要操作系統為其提供該設備的控制權。由此可見，操作系統是在軟件和硬件之間的適配層。
匯編語言層：編程語言是匯編語言，匯編語言可以翻譯成可直接執行的機器語言，完成這個翻譯過程的程序就是匯編器。從這一層開始，它們所使用的編程語言就是人類比較容易理解的語言了。
高級語言層：編程語言就是為廣大程序員所接受的高級語言，種類非常多，由幾百種，常見的編程語言有Python、Java、C/C++、Golang等。
應用層：計算機針對某種用途而設計的應用，像Word、Excel等。
