计算机科学入门
之前我们把重点放在硬件，也就是组成计算机的物理组件，比如电路、寄存器、RAM、ALU、CPU。
但在硬件层面编程非常麻烦，所以程序员想要一种更通用的方法编程，也就是软件。
机器码
之前说过，前 4 位是操作码，简称 OPCODE ，对于我们假设的 CPU ，0010 代表 LOAD_A 指令——把值从内存复制到寄存器 A。
可以想成是英语和摩尔斯码的区别，hello 和 .... . .-.. .-.. --- 是一个意思，只是编码方式不同。
英语和摩尔斯码的复杂度也不同，英文有 26 个字母以及各种发音，摩尔斯码只有 点 "和 线 。
但它们可以传达相同的信息，计算机语言也类似，计算机能处理二进制，二进制是处理器的 母语 ，事实上，它们只能 理解二进制，这叫 机器语言 （machine language）或 机器码 （machine code）。
伪代码
在计算机早期阶段，必须用机器码写程序，具体来讲，会先在纸上用英语写一个 高层次版 ，也叫做 伪代码 ，在这个阶段不需要写真正的程序，而是用中文、英语等语言描述程序的 运行步骤 ，就好像把大象塞进冰箱里。
- 把冰箱门打开
- 把大象放进冰箱里
- 把冰箱门关上
在纸上写好后，用 操作码表 把伪代码转成二进制机器码，翻译完成后，程序可以放入计算机并运行。
助记符
你可能猜到了，很快人们就厌烦了，所以在 1940~1950 年代，程序员开发出一种新语言， 更可读 更高层次 。
每个操作码分配一个简单名字，叫 助记符 （mnemonics）， 助记符 后面紧跟数据，形成完整指令，与其用 1 和 0 写代码，程序员可以写 LOAD_A 14 。
汇编器
当然，CPU 不知道 LOAD_A 14 是什么，它不能理解文字，只能理解二进制，所以程序员想了一个技巧，写二进制程序来帮忙。它可以读懂文字指令，自动转成二进制指令，这种程序叫 汇编器 （Assembler）。
汇编器读取用 汇编语言 写的程序，然后转成 机器码 ，LOAD_A 14 是一个汇编指令的例子。
随着时间推移，汇编器有越来越多功能，让编程更容易，其中一个功能是 自动分析 JUMP 地址，原来的程序，比如 JUMP 2 是跳转到内存的 3 号位置，问题是，如果在程序开头多加一些代码，比如在 3 号位置新增一条 LOAD_A 指令，那我希望跳转到的 3 号位置现在就变成 4 号位了，如果这样的操作变多那更新程序会很痛苦！
所以汇编器不用固定跳转地址，而是让你插入可跳转的标签，当程序被传入汇编器，汇编器会自己搞定跳转地址，程序员可以专心编程，不用管底层细节，隐藏不必要细节来做更复杂的工作。
然而，即使汇编器有这些厉害功能，比如自动跳转，汇编只是修饰了一下机器码，一般来说，一条汇编指令对应一条机器指令，所以汇编码和底层硬件的连接很紧密。
汇编器仍然强迫程序员思考：用什么寄存器和内存地址，如果你突然要一个额外的数，可能要改很多代码。
A-0
葛丽丝·霍普 博士也遇到了这个问题，作为美国海军军官，她是 哈佛 1 号 计算机的首批程序员之一，这台巨大机电野兽在 1944 年战时建造完成，帮助盟军作战，程序写在 打孔纸带 上，放进计算机执行。
如果程序里有漏洞，真的就直接用胶带来补"漏洞"。
Mark 1 的指令集非常原始，甚至没有 JUMP 指令，如果代码要跑不止一次，得把带子的 两端 连起来做成循环。
战后，霍普继续在计算机前沿工作，为了释放电脑的潜力，她设计了一个高级编程语言，叫 算术语言版本 0 （Arithmetic Language Version 0），简称 A-0 。
汇编与机器指令是 一 一 对应的，但一行高级编程语言可能会转成几十条二进制指令，为了做到这种复杂转换 Hopper 在 1952 年创造了第一个编译器，编译器专门把 高级语言 转成 低级语言 ，比如汇编或机器码（CPU 可以直接执行机器码）。
我有能用的编译器，但没人愿意用，他们告诉我计算机只能做算术,不能运行程序。——葛丽丝·霍普
如今有上百种语言！可惜的是，没有任何 A-0 的代码遗留下来。
变量
我们用 Python 举例，假设我们想相加两个数字，保存结果。
记住，如果用汇编代码，我们得从内存取值，和寄存器打交道，以及其他底层细节。
但同样的程序可以用 Python 这样写：
a = 1
b = 2
c = a + ba = 1
b = 2
c = a + b不用管寄存器或内存位置，编译器会搞定这些细节，不用管底层细节。
程序员只需要创建代表内存地址的抽象，叫 变量 。
这里取名 A 和 B，实际编程时你可以随便取名，然后相加两个数，把结果存在变量 C，底层操作时，编译器可能把变量 A 存在寄存器 A，但我不需要知道这些！
这是个重要历史里程碑，但 A-0 和之后的版本没有广泛使用。
FORTRAN
FORTRAN，名字来自 公式翻译 （Formula Translation），这门语言数年后由 IBM 在 1957 年发布，主宰了早期计算机编程，目前仍然有部分专业需要学习这个编程语言。
平均来说，FORTRAN 写的程序，比等同的手写汇编代码短 20 倍。
然后 FORTRAN 编译器会把代码转成机器码，人们怀疑性能是否比得上手写代码（一般来说，直接写汇编语言虽然慢但是性能最好），但因为能让程序员写程序更快，所以成了一个更经济的选择，运行速度慢一点点，编程速度大大加快。
COBOL
因此最初 FORTRAN 代码只能跑在 IBM 计算机上，1950 年代大多数编程语言和编译器，只能运行在一种计算机上，如果升级电脑，可能要重写所有代码！
因此工业界，学术界，政府的计算机专家在 1959 年组建了一个联盟——数据系统语言委员会（the Committee on Data Systems Languages），Grace Hopper 担任顾问。
开发一种通用编程语言，可以在不同机器上通用，最后诞生了 普通面向商业语言 （Common Business-Oriented Language），简称 * COBOL* 。
为了兼容不同底层硬件，每个计算架构需要一个 COBOL 编译器，最重要的是，这些编译器都可以接收相同 COBOL 代码，不管是什么电脑，这叫 一次编写，到处运行 （ write once, run anywhere）。
COBOL语法接近于英语书面语，设计理念就是让更多人理解与学习。普通人是看懂了，可程序员却看愣了，COBOL语言过于繁琐、冗长，写代码就像写小说一样，让人难受，加之COBOL不能进行科学计算，只能简单运算。COBOL语言虽然很难出bug，格式却过于死板，远没有C语言随心所欲，随着新型语言出现，COBOL语言使用者快速流失，逐渐消亡。
其他编程语言
如今大多数编程语言都是这样，不必接触 CPU 特有的汇编码和机器码，减小了使用门槛，在高级编程语言出现之前，编程只是计算机专家和爱好者才会做的事，但现在，科学家，工程师，医生，经济学家，教师等等，都可以把计算机用于工作。
感谢这些语言，计算机科学从深奥学科变成了 大众化工具 。
同时，编程的抽象也让计算机专家，制作更复杂的程序。
当然，计算机的历史没有在 1959 年结束，编程语言设计的黄金时代才刚刚开始，和硬件一起飞速发展。
在 1960 年代，有 ALGOL, LISP 和 BASIC 等语言。
70年代有：Pascal，C 和 Smalltalk。
80年代有：C++，Objective-C 和 Perl。
90年代有：Python，Ruby 和 Java。
现在Swift, C#, Go 在崛起。
这些编程语言名字只是冰山一角，新的编程语言在不断诞生，新语言想用更聪明的抽象，让某些方面更容易或更强大，或利用新技术和新平台带来的优势，让更多人能快速做出美妙的事情。