Chương 3: Ngôn ngữ máy (Computer languages) 11/22/2018 Chương 3: Ngôn ngữ máy (Computer languages)

Phân loại ngôn ngữ máy Machine language Assembly language 11/22/2018 Phân loại ngôn ngữ máy Machine language Assembly language High-level language

Ngôn ngữ máy - Machine language 11/22/2018 Ngôn ngữ máy - Machine language Là ngôn ngữ duy nhất mà bộ vi xử lý nhận biết và thực hiện trực tiếp không cần sử dụng chương trình dịch. Thường được viết dưới dạng chuỗi các bit nhị phân 0 và 1 Thường khó đọc Lệnh thực thi nhanh vì các lệnh được đọc và thực thi trực tiếp

Định dạng của lệnh trong ngôn ngữ máy 11/22/2018 Định dạng của lệnh trong ngôn ngữ máy Opcode- Operation code Opcode báo cho máy tính thực hiện lệnh nào trong tập lệnh của máy. Operand (Address/Location) Operand chỉ cho máy tính địa chỉ của dữ liệu mà trên đó lệnh sẽ được thực thi.

Định dạng của lệnh trong ngôn ngữ máy 11/22/2018 Định dạng của lệnh trong ngôn ngữ máy

11/22/2018 Ví dụ

Thuận lợi và bất lợi của ngôn ngữ máy 11/22/2018 Thuận lợi và bất lợi của ngôn ngữ máy Thuận lợi: Lệnh thực hiện rất nhanh Bất lợi: Phụ thuộc vào máy Khó viết chương trình Dễ bị lỗi Khó hiệu chỉnh

Hợp ngữ -Assembly/Symbolic language 11/22/2018 Hợp ngữ -Assembly/Symbolic language Là ngôn ngữ lập trình mà giải quyết những hạn chế của ngôn ngữ máy Sử dụng mã chữ và số thay vì mã số cho các chỉ thị trong tập lệnh. Ví dụ: sử dụng lệnh ADD thay vì sử dụng lệnh 1110 (Binary) hoặc 14 (deciaml) cho lệnh cộng. Cho phép các vị trí lưu trữ được biểu diễn theo dạng thức địa chỉ chữ và số thay vì địa chỉ số Ví dụ: biểu diễn vị trí bộ nhớ 1000, 1001, 1002 cho lệnh FIRST, SCND, ANSR

Hợp ngữ -Assembly/Symbolic language 11/22/2018 Hợp ngữ -Assembly/Symbolic language Cung cấp những lệnh giả được sử dụng để hướng dẫn hệ thống gắn kết các lệnh của chương trình vào trong bộ nhớ của máy tính. Ví dụ: START PROGRAM AT 0000 START DATA AT 1000 SET ASIDE AN ADDRESS FOR FRST SET ASIDE AN ADDRESS FOR SCND ASIDE AN ADDRESS FOR ANSR

Hợp ngữ -Assembly/Symbolic language 11/22/2018 Hợp ngữ -Assembly/Symbolic language Ví dụ: Ngôn ngữ máy dạng nhị phân NNM dạng Hex NN Assembly 10111000 00000101 00000000 b8 05 00 mov ax, 5 10100011 00000000 00000002 a3 00 02 mov [200], ax 10100001 00000000 00000002 a1 00 02 mov ax, [200] 00000101 00001010 00000000 05 0a 00 add ax, 10 10100011 00000010 00000010 a3 02 02 mov [202],ax

Hợp ngữ -Assembly/Symbolic language 11/22/2018 Hợp ngữ -Assembly/Symbolic language Assembler: là phần mềm dùng để chương trình hợp ngữ sang ngôn ngữ máy

Hợp ngữ -Assembly/Symbolic language 11/22/2018 Hợp ngữ -Assembly/Symbolic language Ví dụ: các lệnh trong tập lệnh của hợp ngữ Mnemonic Opcode Meaning HLT CLA ADD SUB STA 00 10 14 15 30 Halt, để kết thúc chương trình Xóa và thêm vào thanh ghi A Thêm nội dung vào thanh ghi A Trừ nội dung của thanh ghi A Lưu trữ thanh ghi A

Hợp ngữ -Assembly/Symbolic language 11/22/2018 Hợp ngữ -Assembly/Symbolic language Ví dụ: chương trình cộng 2 số và lưu kết quả

Tương đương giữa chương trình sử dụng ngôn máy và chương trình sử dụng ngôn ngữ Assembly 11/22/2018 Memory location Nội dung Ý nghĩa Opcode Address 0000 10 1000 Xóa và gán số thứ nhất vào FIRST của thanh ghi A 0001 14 1001 Thêm số thứ hai tại SCND của thanh ghi A 0002 30 1002 Lưu nội dung của thanh ghi A vào ANSR 0003 00 Dừng chương trình … Lưu trữ giá trị trong FIRST Lưu trữ giá trị trong SCND 1003 Lưu trữ giá trị trong ANSR

Thuận lợi và bất lợi của ngôn ngữ Assembly 11/22/2018 Thuận lợi và bất lợi của ngôn ngữ Assembly Thuận lợi: Dễ hiểu và dễ sử dụng Dễ định vị hơn và sửa lỗi chính xác Dễ hiệu chỉnh chương trình Không quan tâm đến địa chỉ Dễ dàng xác định đúng vị trí Hiệu xuất cao hơn ngôn ngữ máy tính

Thuận lợi và bất lợi của ngôn ngữ Assembly 11/22/2018 Thuận lợi và bất lợi của ngôn ngữ Assembly Bất lợi: Phụ thuộc vào máy Người lập trình phải có kiến thức về phần cứng Các lệnh chỉ được viết ở mức mã máy nên viết chương trình bằng hợp ngữ vẫn còn mất thời gian và khó.

Ngôn ngữ cấp cao – High-level language 11/22/2018 Ngôn ngữ cấp cao – High-level language Không phụ thuộc vào máy Người lập trình không cần biết nhiều về cấu trúc bên trong của máy tính, nơi mà chương trình viết bằng ngôn ngữ cấp cao sẽ thực thi. Ngôn ngữ cấp cao cho phép người lập trình sử dụng các lệnh gần với ngôn ngữ tự nhiên, các biểu thức và các ký hiệu toán học.

Ngôn ngữ cấp cao – High-level language 11/22/2018 Ngôn ngữ cấp cao – High-level language Các loại ngôn ngữ lập trình cấp cao : Ngôn ngữ đa mục đích: Basic, C, C++, C#, Java, Fortran, Pascal Ngôn ngữ lập trình stack: TrueType, Postscript,... Lập trình khai báo: C, Pascal,... Ngôn ngữ lập trình logic, lập trình thủ tục & lập trình hàm: Prolog, Lisp,.. Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng: C++, C#, Java,..

Ngôn ngữ cấp cao – High-level language 11/22/2018 Ngôn ngữ cấp cao – High-level language Ví dụ: chương trình trên được viết bằng ngôn ngữ cấp cao C: short i, j; // khai báo 2 biên i, j thuộc kiểu số nguyên 16 bit i = 5; // chứa 5 vào biến i j = i +10; // chứa kết quả tính công thức i + 10 vào biến j

Trình biên dịch - Compiler 11/22/2018 Trình biên dịch - Compiler Là chương trình dịch dùng để chuyển một chương trình được viết bằng ngôn ngữ cấp cao thành một chương trình bằng ngôn ngữ máy. Biên dịch thành một tập các chỉ thị của ngôn ngữ máy cho các chỉ thị trong chương trình của ngôn ngữ cấp cao.

Trình biên dịch - Compiler 11/22/2018 Trình biên dịch - Compiler Compiler:

Trình biên dịch - Compiler 11/22/2018 Trình biên dịch - Compiler Một máy tính sẽ hỗ trợ các chương trình dịch khác nhau cho những ngôn ngữ cấp cao khách nhau

Trình biên dịch - Compiler 11/22/2018 Trình biên dịch - Compiler Chương trình viết bằng ngôn ngữ cấp cao độc lập với máy tính

Trình biên dịch - Compiler 11/22/2018 Trình biên dịch - Compiler Kiểm tra lỗi cú pháp (Syntax errors) Trình biên dịch ngoài chức năng biên dịch từ ngôn ngữ cấp cao sang ngôn ngữ máy còn có chức năng kiểm tra lỗi cú pháp. Các loại lỗi cú pháp: Ký tự và kết hợp các ký tự không hợp lệ Trình tự của các lệnh trong chương trình không hợp lệ Sử dụng tên của các biến chưa được định nghĩa

Trình biên dịch - Compiler 11/22/2018 Trình biên dịch - Compiler Quy trình kiểm lỗi của trình biên dịch

11/22/2018 Liên kết - Linker Đối với một phần mềm lớn, để lưu trữ tất cả các dòng lệnh trong chương trình sẽ gặp các vấn đề: Khó khăn khi nhiều lập trình viên làm việc đồng thời trong việc xây dựng và phát triển phần mềm. Bất kỳ sự thay đổi nào trong chương trình đều phải biên dịch lại toàn bộ chương trình. Cách tiếp cận Module thường được áp dụng trong việc xây dựng những phần mềm lớn với nhiều tập tin chương trình nguồn.

11/22/2018 Liên kết - Linker Không cần phải viết lại những chương trình cho những module có sẵn trong thư viện với chức năng tương tự. Mỗi tập tin chương trình nguồn có thể được biên dịch và hiệu chỉnh một các độc lập để tạo ra một đối tượng tập tin chương trình tương ứng. Chương trình liên kết được sử dụng để kết hợp tất cả các đối tượng tập tin chương trình một cách chính xác. Tạo một tập tin thực thi chương trình cuối cùng.

11/22/2018 Liên kết - Linker

Trình thông dịch - Interpreter 11/22/2018 Trình thông dịch - Interpreter Interpreter là một trình thông dịch những chương trình được viết bằng ngôn ngữ cấp cao. Lấy một lệnh của ngôn ngữ cấp cao chuyển thành ngôn ngữ máy và thực thi ngay lập tức và đưa ra kết quả

Ngôn ngữ trung gian của trình biên dịch và thông dịch 11/22/2018 Ngôn ngữ trung gian của trình biên dịch và thông dịch Intermediate: là ngôn ngữa trung gian, kết hợp của trình biên dịch và thông dịch sẽ tăng tốc độ và dễ dàng hơn: Trước hết, trình biên dịch sẽ biên dịch chương trình nguồn sang chương trình đối tượng trung gian. Trình thông dịch nhận chương trình đối tượng trung gian và dịch sang chương trình ngôn ngữ máy và thực thi.

Thuận lợi và bất lợi của ngôn ngữ cấp cao 11/22/2018 Thuận lợi và bất lợi của ngôn ngữ cấp cao Thuận lợi: Dễ sử dụng trên từng máy, độc lập với máy Dễ đọc, dễ hiểu và dễ sử dụng Lỗi ít Chi phí viết chương trình thấp. Dễ dàng lưu trữ và dễ bảo trì

Thuận lợi và bất lợi của ngôn ngữ cấp cao 11/22/2018 Thuận lợi và bất lợi của ngôn ngữ cấp cao Bất lợi: Hiệu quả thấp hơn vì thời gian thực thi lâu và tốn bộ nhớ Ít linh hoạt hơn vì không có cơ chế kiểm soát CPU và bộ nhớ

Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng - OOP 11/22/2018 Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng - OOP Là ngôn ngữ lập trình mô phỏng các vấn đề của thế giới thực trên máy tính. Bản chất của OOP là giải quyết vấn đề bằng cách: Xác định các đối tượng thế giới thực. Xử lý yêu cầu của các đối tượng. Mô phỏng các đối tượng, tiến trình và giao tiếp giữa chúng

Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng -OOP 11/22/2018 Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng -OOP Thuận lợi: Khả năng mô hình hóa gần với tự nhiên Thiết kế theo hướng modular Trừu tượng hóa Liên kết động Tái sử dụng mã lệnh Dễ bảo trì

Các khái niệm trong lập trình hướng đối tượng 11/22/2018 Các khái niệm trong lập trình hướng đối tượng Đối tượng (Object) Mỗi đối tượng bao gồm một bộ các phương thức và thuộc tính. Mỗi đối tượng có một tên riêng biệt và tất cả các tham chiếu đến đối tượng đó được tiến hành qua tên của nó. Mỗi đối tượng có khả năng nhận vào các thông báo, xử lý dữ liệu, và trả kết quả.

Các khái niệm trong lập trình hướng đối tượng 11/22/2018 Các khái niệm trong lập trình hướng đối tượng Phương thức: Các thao tác mà đối tượng sẽ thực hiện. Thuộc tính: Danh sách các tính chất mô tả đối tượng. Ví dụ: . Đối tượng: Sinh viên . Thuộc tính: Họ SV, Tên SV, Ngày Sinh . Phương thức: xuất thông tin sinh viên

Các khái niệm trong lập trình hướng đối tượng 11/22/2018 Các khái niệm trong lập trình hướng đối tượng Thông báo (Messages): Là cơ chế để hỗ trợ giao tiếp giữa các đối tượng. Tất cả các máy tính trong một chương trình được viết bằng một ngôn ngữ OOP được thực hiện bằng cách gửi thông báo cho một đối tượng để gọi các phương thức thực thi.

Các khái niệm trong lập trình hướng đối tượng 11/22/2018 Các khái niệm trong lập trình hướng đối tượng Thừa kế (Inheritance) Là một cơ chế để chia sẻ mã lệnh và hành vi (phương thức). Cho phép một lập trình viên tái sử dụng các hành vi của một lớp khi định nghĩa lớp mới. Lớp con có thể kế thừa từ nhiều lớp cha. Đây gọi là đa thừa kế

Ngôn ngữ lập trình hướng thủ tục 11/22/2018 Ngôn ngữ lập trình hướng thủ tục Quy ước sử dụng thủ tục trừu tượng, đóng gói một dãy các lệnh vào trong một thủ tục. Vai trò của các thủ tục là chuyển dữ liệu đầu vào được xác định bởi các tham số thành các giá trị. Mô hình của ngôn ngữ lập trình hướng thủ tục: Mạnh về mặt tổ chức và quản lý các hành động và thuật toán Yếu về cách tổ chức quản lý dữ liệu dùng chung.

Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao 11/22/2018 Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao FORTRAN COBOL BASIC PASCAL PL/1 C/C++ C# Java

Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao 11/22/2018 Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao Pascal: Được tạo ra năm 1971 bởi giáo sư Nicklaus Wirth của Viện Công nghệ liên bang ở Zurich, Thụy Sĩ. Pascal được phát triển dựa trên các khái niệm liên quan đến cấu trúc chương trình, đặc biệt biểu thức điều khiển và cấu trúc lặp. Để tạo ra chương trình có cấu trúc, các chương trình Pascal gồm nhiều khối. Mỗi khối bắt đầu bằng BEGIN và kết thúc bằng END

Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao 11/22/2018 Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao Ví dụ một chương trình viết bằng ngôn ngữ Pascal PROGRAM SUMNUMS (INPUT, OUTPUT); (* PROGRAM TO COMPUTE THE SUM OF 10 NUMBERS *) (* DECLARATION OF VARIABLES *) VAR SUM, N : REAL; VAR I: INTEGER; (*MAIN PROGRAM LOGIC STARTS HERE *) BEGIN SUM:= 0; FOR I:= 1 TO 10 DO BE GIN READ (N); SUM:= SUM + N; END; WRITELN (“THE SUM OF GIVEN NUMBERS =”, SUM); END

Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao 11/22/2018 Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao Ngôn ngữ C Ngôn ngữ C được phát triển năm 1972 tại phòng thí nghiệm Bell của AT & T, Mỹ bởi Dennis Ritchie và Brian Kemiglian. Mục tiêu của họ là phát triển một ngôn ngữ có những ưu điểm của ngôn ngữ lập trình cấp cao với hiệu quả của ngôn ngữ máy.

Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao 11/22/2018 Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao Ví dụ chương trình viết bằng ngôn ngữ C

Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao 11/22/2018 Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao Ngôn ngữ C++ C+ + được phát triển bởi Bjarne Stroustrup tại phòng thí nghiệm Bell vào đầu những năm 1980. C++ chứa tất cả các yếu tố cơ bản của các ngôn ngữ C, nhưng được mở rộng thêm tính năng lập trình hướng đối tượng. C+ + khó học hơn so với C. C+ + hoàn toàn tương thích với C. Chương trình C có thể được biên dịch như là chương trình C++

Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao 11/22/2018 Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao Ví dụ chương trình viết bằng ngôn ngữ C++ #include<iostream.h> #include<conio.h> int main() { int tong, i, n; tong =0; for(i=0; i<10; i++) cout<<"n="; cin>>n; tong=tong+n; } cout<<"\nTong cac so vua nhap:"<<tong;

Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao 11/22/2018 Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao Java: Java là một ngôn ngữ chính được sử dụng cho các ứng dụng dựa trên Internet. Được phát triển tại Sun Microsystems vào năm 1991 bởi một nhóm do James Gosling lãnh đạo. Java được công bố chính thức vào tháng 5 năm 1995, và phiên bản phát hành thương mại đầu tiên đã được thực hiện trong năm 1996.

Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao 11/22/2018 Một số ngôn ngữ lập trình cấp cao Tính chất của Java: Chỉ biên dịch một lần, các chương trình Java được biên dịch độc lập và được thông dịch bởi hệ thống “Java Runtime” tại thời gian thực thi của chương trình. Java đơn giản, dễ cài đặt và dễ sử dụng. Java không hỗ trợ kiểu con trỏ và đa thừa kế. Do đó, Java được coi là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng hoàn toàn. Việc biên dịch được thực hiện bởi máy độc lập

Đặc điểm của một ngôn ngữ lập trình tốt 11/22/2018 Đặc điểm của một ngôn ngữ lập trình tốt Tính đơn giản Tính tự nhiên Sự trừu tượng hóa Tính hiệu quả Có cấu trúc Tính chắc chắn Tính cục bộ Tính mở rộng Phù hợp cho các môi trường

Cách chọn ngôn ngữ cho việc xây dựng ứng dụng 11/22/2018 Cách chọn ngôn ngữ cho việc xây dựng ứng dụng Tính tự nhiên của ứng dụng Thân thiện với ngôn ngữ Dễ học, dễ sử dụng. Có sẵn các công cụ để phát triển chương trình. Thực thi hiệu quả Mang tính chất của một ngôn ngữ lập trình tốt.