تفاوت زبان برنامه نویسی سطح بالا و سطح پایین چیست؟

تفاوت زبان برنامه نویسی سطح بالا و سطح پایین چیست؟ شاید شما نیز زبان برنامه نویسی سطح بالا و زبان برنامه نویسی سطح پایین را شنیده باشید. در نگاه اول فکر کنید که زبان برنامه نویسی سطح بالا بهتر از زبان برنامه نویسی سطح پایین است. یا اینگونه بنظر برسد که زبان برنامه نویسی سطح بالا برای افراد حرفه‌ای است و زبان برنامه نویسی سطح پایین برای افراد مبتدی است. اما اینگونه نیست. در این مقاله به تعریف زبان برنامه نویسی سطح بالا و زبان برنامه نویسی سطح پایین می‌پردازیم. همچنین ویژگی زبان‌های برنامه نویسی سطح بالا و سطح پایین را بیان می‌کنیم.

موضوعاتی که در این مقاله به آن‌ها می‌پردازیم:

• زبان برنامه نویسی چیست؟
• تفاوت زبان برنامه نویسی سطح بالا و سطح پایین چیست؟
• زبان برنامه نویسی سطح پایین چیست؟
• ویژگی زبان‌های برنامه نویسی سطح پایین
• چه زبان‌هایی سطح پایین هستند؟
• زبان برنامه نویسی سطح بالا چیست؟
• ویژگی زبان‌های برنامه نویسی سطح بالا
• چه زبان‌هایی سطح بالا هستند؟
• زبان برنامه نویسی سطح میانی چیست؟
• ویژگی زبان‌های برنامه نویسی سطح میانی
• چه زبان‌هایی سطح میانی هستند؟
• مقایسه سرعت زبان برنامه نویسی سطح بالا، سطح پایین و سطح میانی
• انتخاب زبان برنامه نویسی سطح بالا بهتر است یا سطح پایین؟

زبان برنامه نویسی چیست؟

قبل از اینکه به تفاوت زبان برنامه نویسی سطح بالا و سطح پایین بپردازیم، اول باید ببنیم که زبان برنامه نویسی چیست؟ درک بهتر این موضوع باعث می‌شود که پاسخ سوال «تفاوت زبان برنامه نویسی سطح بالا و سطح پایین چیست؟» را بهتر متوجه شوید.

تصور کنید دو شخص در کشور ایران و شهر تهران به دنیا آمده‌اند، زبان تعامل بین این دو شخص چیست؟ طبیعتا زبان فارسی است. اگر این دو شخص در انگلستان به دنیا آمده بودند چطور؟ قطعا زبان تعاملی بین این دو شخص زبان انگلیسی بود. با یک فرد انگلیسی زبان نمی‌شود به زبان فارسی صحبت کرد چون زبان فارسی را درک نمی‌کند. اما اگر یک مترجم زبان انگلیسی کنار شما باشد، می‌تواند ارتباط شما را با آن شخص به راحتی برقرار کند.

اگر یک انسان بخواهد با کامپیوتر حرف بزند باید چه زبانی بلد باشد؟ زبان تعامل بین انسان و کامپیوتر، «زبان ماشین» است. کامپیوترها زبان ماشین (زبان باینری) را که به صورت 0 و 1 است را درک می‌کنند. پس وقتی با یک زبان برنامه نویسی، شروع به نوشتن کد می‌کنیم، این کدها در ابتدا برای کامپیوتر قابل فهم نیستند، اما با یک زبان میانی به نام Compiler (کامپایلر) این کدها به زبان ماشین یا همان 0 و 1 ترجمه می‌شوند که برای کامپیوتر قابل درک باشد و در نهایت خروجی آن به یک «برنامه» تبدیل شود. در حقیقت نقش کامپایلر در کامپیوتر، همان نقش مترجم زبان انگلیسی است.

حال که با زبان برنامه نویسی و نحوه تبدیل آن به زبان ماشین توسط کامپایلر آشنا شدیم، در ادامه این مقاله از دولوپرشو، تفاوت بین زبان برنامه نویسی سطح بالا و زبان برنامه نویسی سطح پایین را بررسی می‌کنیم.

تفاوت زبان برنامه نویسی سطح بالا و سطح پایین چیست؟

به طور کلی زبان‌های برنامه نویسی به دو دسته سطح بالا و سطح پایین تقسیم‌بندی می‌شوند. یادگیری کدام دسته از زبان‌های برنامه نویسی بهتر است؟ آیا زبان برنامه نویسی سطح بالا بهتر از زبان برنامه نویسی سطح پایین است؟ هر کدام از این زبان‌ها برای مقاصد و اهداف خاصی به وجود آمده‌اند که در ادامه به این موضوعات می‌پردازیم.

زبان برنامه نویسی سطح پایین چیست؟

زبان برنامه نویسی سطح پایین (Low-level programming language)، به‌صورت مستقیم با CPU (پردازنده) کامپیوتر در ارتباط است. به همین دلیل کامپیوترها این زبان را کاملا درک می‌کنند. اما درک این زبان برای انسان فوق‌العاده سخت است چون به زبان انسان نزذیک نیست.

یکی از این زبان‌های سطح پایین همان Machine Language (زبان ماشین) یا زبان باینری 0 و 1 است. کامپیوترها این زبان را کاملا درک می‌کنند. برای مثال کد زیر را مشاهده کنید:

169 1 160 0 153 0 128 153 0 129 153 130 153 0 131 200 208 241 96

کد بالا نمونه‌ای از زبان ماشین است. درک معنی این کد، برای انسان بسیار سخت است اما کامپیوترها به راحتی این کد را درک می‌کنند. همانطور که در بالا گفتیم، کدهای برنامه نویسی برای اینکه به کامپیوتر قابل درک باشند، باید توسط نرم‌افزار واسط (کامپایلر) به «زبان ماشین» تبدیل شوند تا کامپیوتر آن را درک کند. کدهای خود «زبان ماشین» که یک زبان سطح پایین است، نیازی به ترجمه توسط نرم‌افزار واسط (کامپایلر) نیست چون زبان ماشین، زبان خود کامپیوتر است و کامپیوترها به راحتی آن را درک می‌کنند و سریع اجرا می‌کنند.

برای اینکه بفهمیم زبان ماشین چگونه کار می‌کند، باید بفهمیم که CPU (پردازنده) کامپیوتر چگونه کار می‌کند. پردازنده‌های کامپیوتری از میلیون‌ها سوییچ بسیار ریز تشکیل شده‌اند که با خاموش و روشن کردن بعضی از این سوییچ‌ها به پردازنده می‌گوییم که چه کاری برای ما انجام دهد. به جای اینکه این سوییچ‌ها را به‌صورت دستی روشن و خاموش کنیم، با زبان ماشین (زبان باینری) که همان زبان 0 و 1 است، این کار را انجام می‌دهیم. 0 به معنی خاموش و 1 به معنی روشن است.

امکان به وجود آمدن اشتباه و جابجا شدن این 0 و 1ها در زبان ماشین بسیار زیاد است و به دلیل اینکه نوشتن یک برنامه ساده نیز به وسیله زبان ماشین برای انسان سخت و دشوار است، مهندسین علوم کامپیوتری، یک زبان دیگر به نام زبان اسمبلی (Assembly) اختراع کردند. هدف از به وجود آمدن «زبان اسمبلی» این بود که تعامل انسان با CPU راحت‌تر باشد.

«زبان اسمبلی» نیز مانند «زبان ماشین» یک زبان سطح پایین است اما نسبت به زبان ماشین راحت‌تر و برای انسان نیز نسبتا قابل درک است. سرعت زبان اسمبلی نیز بالا است اما نسبت به زبان ماشین کندتر است چون در نهایت باید توسط برنامه واسط (Assembler)، به زبان ماشین ترجمه شود تا برای کامپیوتر قابل درک باشد. این ترجمه باعث می‌شود سرعت این زبان نسبتا کمتر از زبان ماشین باشد که نیازی به ترجمه ندارد.

با وجود اینکه «زبان اسمبلی» به نسبت «زبان ماشین» راحت‌تر است اما باز هم برای نوشتن برنامه‌های بزرگتر، دشوار است و پیچیدگی‌های خاص خودش را دارد. پیچیدگی این زبان نیز باعث شد مهندسین کامپیوتر، زبان برنامه نویسی سطح بالا را اختراع کنند اما زبان برنامه نویسی سطح بالا چیست؟ که در ادامه این مقاله به تعریف زبان برنامه نویسی سطح بالا خواهیم پرداخت.

ویژگی زبان‌های برنامه نویسی سطح پایین

در قسمت بالا متوجه شدیم که زبان برنامه نویسی سطح پایین چیست؟ اما در این جا ویژگی‌های این زبان را برای شما بیان می‌کنیم.

1. قابلیت تجرید یا انتزاع ندارند.
2. برای کامپیوتر قابل درک هستند.
3. برای انسان قابلیت درک سخت‌تری داند.
4. نیاز به مدیریت حافطه دارند.
5. سرعت این زبان‌ها بسیار بالا است.

چه زبان‌هایی سطح پایین هستند؟

بعد از بررسی ویژگی زبان‌های سطح پایین، در این قسمت دو مورد از زبان‌های سطح پایین را بیان می‌کنیم.

1. زبان ماشین (زبان باینری یا 0 و 1)
2. زبان اسمبلی

زبان برنامه نویسی سطح بالا چیست؟

در مقابل زبان‌های سطح پایین، زبان‌های برنامه نویسی سطح بالا (High-level programming language) قرار دارند. زبان‌های سطح بالا به زبان انگلیسی بسیار نزدیک هستند. بنابراین این زبان‌ها برای انسان قابل درک هستند اما برای کامپیوتر قابل درک نیستند. زبان‌های سطح بالا باید توسط یک نرم‌افزار میانی یا کامپایلر به زبان سطح پایین یعنی «زبان ماشین» تبدیل شوند تا برای کامپیوتر نیز قابل درک باشند.

سرعت این زبان‌ها نسبت به زبان اسمبلی و زبان ماشین پایین‌تر هستند و به دلیل ترجمه به زبان سطح پایین، باعث می‌شود سرعتشان پایین‌تر باشد. ایده‌ی زبان‌های سطح پایین به این دلیل بود که انسان‌ها به راحتی بتوانند برنامه نویسی کنند و کار دشواری مانند زبان اسمبلی و زبان ماشین نداشته باشند.

پایتون نمونه‌ی یک زبان برنامه نویسی سطح بالا است. کد مقابل را نگاه کنید:

a = 200
b = 33

if b > a:
   print("b is greater than a")
   else:
      print("b is not greater than a")

این کد برعکس کد بالا، برای انسان قابل درک است. نحوه کار این کد شرطی پایتون به این صورت است که می‌گوید: a برابر 200 و b برابر 33 است. اگر b بزرگتر از a بود، برنامه b is greater than a را پرینت کند و به ما نشان دهد. در غیر این صورت، برنامه b is not greater than a را برای ما نشان دهد. جواب این برنامه b is not greater than a خواهد بود چون b بزرگتر از a نیست.

زبان‌های سطح بالا مانند: Fortran ،Cobol ،Basic ،Pascal و... باعث شد که برنامه نویسان درگیر ریز جزئیات برنامه نویسی و نحوه کار با CPU (پردازنده) کامپیوتر نشوند. اما دور بودن از ریز جزئیات CPU باعث شد که دست برنامه نویسان برای همه چیز باز نباشد. بنابراین باعث شد که یک زبان برنامه نویسی سطح میانی نیز طراحی شود. اما زبان برنامه نویسی سطح میانی چیست؟ در ادامه این مقاله به زبان‌های برنامه نویسی سطح میانی خواهیم پرداخت.

ویژگی زبان‌های برنامه نویسی سطح بالا

در قسمت بالا متوجه شدیم که زبان برنامه نویسی سطح بالا چیست؟ اما در این جا ویژگی‌های این زبان را برای شما بیان می‌کنیم:

1. قابلیت تجرید یا انتزاع دارند.
2. برای کامپیوتر قابل درک نیستند و باید به زبان ماشین تبدیل شوند.
3. برای انسان قابل درک هستند و شبیه زبان انگلیسی است.
4. با مدیریت حافطه کاری ندارند.
5. نسبت به زبان‌های سطح پایین سرعت پایین‌تری دارند.

چه زبان‌هایی سطح بالا هستند؟

بعد از بررسی ویژگی زبان‌های سطح بالا، چند نمونه از معروف‌ترین زبان‌های سطح بالا را نام می‌بریم:

1. Python
2. Ruby
3. Java
4. JavaScript
5. PHP
6. #C
7. Go
8. Scala

زبان برنامه نویسی سطح میانی چیست؟

در قسمت قبل گفتیم که زبان‌های برنامه نویسی سطح بالا برعکس زبان برنامه نویسی سطح پایین، به جزئیان و نحوه کار با CPU کار نداشتند که این کار باعث می‌شد دست برنامه نویسان برای همه چیز باز نباشد. این ایده باعث شد که بین زبان برنامه نویسی سطح بالا و زبان برنامه نویسی سطح پایین یک زبان دیگری به عنوان زبان برنامه نویسی سطح میانی (Intermediate-level programming language) به وجود آید که همچون زبان‌های برنامه نویسی سطح بالا برای انسان قابل درک باشد و هم در صورت نیاز بتوانند جزئیات کار با CPU را کنترل کنند و اگر نیازی نباشد، به جزئیات آن کار نداشته باشند.

ایده طراحی زبان برنامه نویسی C به همین علت بود. زبان برنامه نویسی C یک زبان سطح میانی است که امروزه در برنامه نویسی به عنوان زبان مادر شناخته می‌شود. این زبان نیز برای اینکه به کامپیوتر قابل درک باشد، باید توسط کامپایلر به زبان ماشین تبدیل شود. بنابراین سرعت این زبان نسبت به زبان‌های سطح پایین مانند زبان اسمبلی و زبان ماشین سرعت پایینی دارد اما نسبت به زبان‌های سطح بالا مانند: PHP ،C# ،Java ،JavaScript ،Python ،Ruby ،Go و... سرعت بالاتری دارد.

ویژگی زبان‌های برنامه نویسی سطح میانی

در قسمت بالا متوجه شدیم که زبان برنامه نویسی سطح میانی چیست؟ اما در این جا ویژگی‌های این زبان را برای شما بیان می‌کنیم.

1. مانند زبان‌های سطح بالا قابلیت تجرید یا انتزاع دارند.
2. برای کامپیوتر قابل درک نیستند و باید به زبان ماشین تبدیل شوند.
3. برای انسان قابل درک هستند و شبیه زبان انگلیسی است.
4. مانند زبان‌های سطح پایین می‌توانند حافظه را مدیریت کنند و در صورت لزوم نیز مانند زبان‌های سطح بالا می‌توان به مدیریت حافظه کاری نداشت.
5. نسبت به زبان‌های سطح بالا سرعت بالاتری دارند اما نسبت به زبان‌های سطح پایین سرعت پایین‌تری دارند.

چه زبان‌هایی سطح میانی هستند؟

بعد از بررسی ویژگی زبان‌های سطح میانی، دو نمونه از زبان‌های سطح میانی معروف را نام می‌بریم.

1. C
2. ++C

مقایسه سرعت زبان برنامه نویسی سطح بالا، سطح پایین و سطح میانی

از لحاظ سرعت برنامه، زبان‌های سطح پایین سرعت خیلی بالاتری نسبت به زبان‌های سطح میانی و سطح بالا دارند. و سریع‌ترین زبان برنامه نویسی دنیا نیز «زبان ماشین» است.

سرعت برنامه در زبان‌های سطح میانی نیز به دلیل اینکه می‌توان حافظه را مدیریت کرد، بیشتر از زبان‌های سطح بالا است اما نسبت به زبان‌های سطح پایین کمتر است.

از لحاظ سرعت توسعه (سرعت نوشتن کد)، زبان‌های سطح بالا، بهتر هستند چون به دلیل نزدیک بودن به زبان انسان، راحت‌تر و سریع‌تر می‌توان کد نوشت و برنامه را توسعه داد.

انتخاب زبان برنامه نویسی سطح بالا بهتر است یا سطح پایین؟

بعد از اینکه متوجه شدیم که تفاوت زبان برنامه نویسی سطح بالا و سطح پایین چیست؟، ببنیم که آیا زبان سطح بالا بهتر است یا سطح پایین؟ در مورد این سوال، پاسخ آشکاری وجود ندارد و این مورد بستگی به هدف شما دارد.

برای مثال اگر می‌خواهید کرنل یا سیستم‌عامل بنویسید و سرعت نرم‌افزار فوق‌العاده برای شما مهم و حیاتی است، زبان برنامه نویسی سطح پایین به دلیل سرعت بالا و عدم نیاز به ترجمه توسط کامپایلر بهتر است. اما به هیچ وجه سراغ زبان سطح پایین مانند زبان ماشین و اسمبلی نروید.

درست است که سرعت این زبان‌ها نسبت به بقیه زبان‌ها بالا است. اما سرعت توسعه دادن و نوشتن کد با این زبان‌ها به دلیل سخت بودنشان، پایین است. پس باید سراغ زبان‌های C و ++C بروید که سرعتشان نسبت به زبان‌های سطح بالا بهتر است.

اگر می‌خواهید در زمینه موبایل، دسکتاپ و وب برنامه نویسی کنید، بهتر است به سراغ زبان‌های سطح بالا بروید. این زبان‌ها بسیار راحت‌تر بوده و سرعت توسعه و نوشتن کد در آن‌ها بالاتر است.

سخن پایانی:

در این مقاله به سوالاتی مانند: «زبان برنامه نویسی سطح بالا چیست؟» «زبان برنامه نویسی سطح پایین چیست؟» «زبان برنامه نویسی سطح میانی چیست؟» پاسخ دادیم و متوجه شدیم که تفاوت زبان برنامه نویسی سطح بالا و سطح پایین چیست؟ همچنین ویژگی‌های زبان‌های سطح بالا، پایین و میانی را بررسی کردیم. به طور کلی سرعت زبان‌های سطح پایین به دلیل نزدیک بودن به زبان ماشین بالاتر است. اما درک آن و نوشتن کد در این زبان‌ها بسیار سخت و دشوار است.

زبان‌های سطح بالا نیز به دلیل اینکه باید به زبان ماشین ترجمه شوند، سرعت پایین‌تری نسبت به زبان‌های سطح پایین و میانی دارند. اما به دلیل راحتی و قابلیت درک برای انسان، گزینه مناسبی برای یادگیری و توسعه نرم‌افزار هستند.

اگر در مورد تفاوت زبان‌های سطح بالا و سطح پایین هرگونه سوال و یا ابهامی داشتید، لطفا در قسمت نظرات بیان کنید تا به شما پاسخ دهیم.