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程序是為解決一個信息處理任務而預先編製的工作執行方案,是由一串CPU能夠執行的基本指令組成的序列,每一條指令規定了計算機應進行什麼操作(如加、減、乘、判斷等)及操作需要的有關數據。例如,從存儲器讀一個數送到運算器就是一條指令,從存儲器讀出一個數並和運算器中原有的數相加也是一條指令。

1 程序 -定義

計算機程序或者軟體程序(通常簡稱程序)是指一組指示計算機每一步動作的指令,通常用某種程序設計語言編寫,運行於某種目標體系結構上。打個比方,一個程序就像一個用漢語(程序設計語言)寫下的紅燒肉菜譜(程序),用於指導懂漢語的人(體系結構)來做這個菜。 通常,計算機程序要經過編譯和鏈接而成為一種人們不易理解而計算機理解的格式,然後運行。未經編譯就可運行的程序通常稱之為腳本程序(script)。

2 程序 -運行

當要求計算機執行某項任務時,就設法把這項任務的解決方法分解成一個一個的步驟,用計算機能夠執行的指令編寫出程序送入計算機,以二進位代碼的形式存放在存儲器中(習慣上把這一過程叫做程序設計)。一旦程序被「啟動」,計算機就會嚴格地一條條分析執行程序中的指令,便可以逐步地自動完成這項任務。

為了一個程序運行,計算機載入程序代碼,可能還要載入數據,從而初始化成一個開始狀態,然後調用某種啟動機制。在最低層上,這些是由一個引導序列開始的。

在大多數計算機中,操作系統例如Windows等,載入並且執行很多程序。在這種情況下,一個計算機程序是指一個單獨的可執行的映射,而不是當前在這個計算機上運行的全部程序。

3 程序 -馮諾依曼體系結構

在一台基於最常見的馮諾依曼體系結構(又稱Harvard Architecture)的計算機上,程序從某種外部設備,通常是硬碟,被載入到計算機之內。 如果計算機選擇馮諾依曼體系結構,那麼程序就被載入入內存。 指令序列順序執行,直到一條跳轉或轉移指令被執行,或者一個中斷出現。所有這些指令都會改變指令寄存器的內容。

基於這種體系計算機如果沒有程序的支持將無法工作。一個計算機程序是一系列指令的集合。

程序里的指令都是基於機器語言;程序通常首先用一種計算機程序設計語言編寫,然後用編譯程序或者解釋執行程序翻譯成機器語言。 有時,也可以用彙編語言編程,彙編語言實質就是表示機器語言的一組記號。

4 程序 -數據

數據可以被定義為被程序處理的信息。當我們考慮到整個計算機系統時,有時程序和數據的區別就不是那麼明顯了。中央處理器有時有一組微指令控制硬體,數據可以是一個有待執行的程序(參見腳本編程語言),程序可以編寫成去編寫其它的程序;所有這些例子都使程序和數據的比較成為一種視角的選擇。有人甚至斷言程序和數據沒有區別。

編寫一個程序去生成另外一個程序的過程被稱之為原編程(Metaprogramming?)。它可以被應用於讓程序根據給定數據生成代碼。單一一個程序可能不足以表示給定數據的所有方面。讓一個程序去分析這個數據並生成新的程序去處理數據所有的方面可能會容易一些。Lisp?就是一例支持這種編程模式的程序語言。

在神經網路里儲存的權重是一種數據。正是這些權重數據,跟網路的拓撲結構一起,定義了網路的行為。人們通常很難界定這些數據到底表示什麼或者它們是否可以由程序來代替。這個例子以及跟人工智慧相關的其它一些問題進一步考驗程序和數據的區別。

5 程序 -演算法

演算法指解決某個問題的嚴格方法,通常還需輔以某種程度上的運行性能分析。演算法可以是純理論的,也可以由一個計算機程序實現。理論演算法通常根據複雜性分為不同類別;實現的演算法通常經過頗析(Profiling?)以測試其性能。請注意雖然一個演算法在理論上有效可行,但是一個糟糕的實現仍會浪費寶貴的計算機資源。(更詳細信息,參見演算法資訊理論,Algorithmic Information Theory?)

6 程序 -開發

編寫程序是以下步驟的一個往複過程:編寫新的源代碼,測試、分析和提高新編寫的代碼以找出語法和語義錯誤。從事這種工作的人叫做程序設計員。由於計算機的飛速發展,編程的要求和種類也日趨多樣,由此產生了不同種類的程序設計員,每一種都有更細緻的分工和任務。軟體工程師和系統分析員就是兩個例子。現在,編程的長時間過程被稱之為「軟??益成熟而逐漸流行。

因此,如今程序設計員可以指某一領域的編程專家,也可以泛指軟體公司里編寫一個複雜軟體系統里某一塊的一般程序員。一組為某一軟體公司工作的程序員有時會被指定一個程序組長或者項目經理,用以監督項目進度和完成日期。大型軟體通常經歷由系統設計師的掌握的一個長時間的設計階段,然後才交付給開發人員。

兩種當今常見的程序開發方式之一是項目組開發方式。使用這種方式項目組裡每一個成員都能對項目的進行發表意見,而由其中的某一個人協調不同意見。這樣的項目組通常有15個左右的成員,這樣做是為了便於管理。第二種開發方式是結對開發。

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