Компьютерийн ертөнц бол гайхалтай бөгөөд энэ ертөнцийн цөм нь хоёртын болон машины хэл гэсэн хоёр чухал ойлголт юм. Эдгээр ойлголтууд нь програм, төхөөрөмж бүрийг ажиллуулаад зогсохгүй компьютерууд өгөгдлийг хэрхэн боловсруулж, ойлгох боломжийг олгодог. Компьютерийн дотоод ажиллагааг илүү сайн ойлгохын тулд эдгээр сэдвүүдийг судалцгаая.
Хоёртын хэл нь компьютерийн үндсэн хэл юм. Энэ нь зөвхөн 0 ба 1 гэсэн хоёр цифрийг ашигладаг үндсэн 2 тоон систем юм. Хоёртын тоон дахь цифр бүрийг бит гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь тооцоолоход хамгийн бага өгөгдлийн нэгж юм.
Яагаад хоёртын систем гэж? Компьютерууд нь транзистор гэж нэрлэгддэг сая сая жижиг электрон бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашиглан ажилладаг. Транзисторууд нь 1 эсвэл 0-ийг илэрхийлдэг "асаалттай" эсвэл "унтарсан" төлөвт байж болно. Энэ нь хоёртын файлыг компьютерт зориулсан байгалийн хэл болгодог.
Хоёртын системд хоёртын тооны байрлал бүр нь 2-ын хүчийг илэрхийлдэг бөгөөд хамгийн бага ач холбогдол бүхий бит (хамгийн баруун талд) \(2^0\) , дараагийнх нь \(2^1\) гэх мэтийг илэрхийлдэг. Жишээлбэл, 1011 хоёртын тоог аравтын тоо руу (бидний ердийн тоолох систем, суурь-10) дараах байдлаар хөрвүүлж болно.
\( 1 \times 2^3 + 0 \times 2^2 + 1 \times 2^1 + 1 \times 2^0 = 8 + 0 + 2 + 1 = 11 \)Энэ нь тооноос эхлээд тэмдэгт, тэр ч байтугай нарийн төвөгтэй мультимедиа файлууд хүртэлх бүх төрлийн өгөгдлийг хадгалах, боловсруулах үндэс суурь болж, хоёртын тоо нь тооцоолох үндэс болохыг харуулж байна.
Хоёртын хэл нь компьютерийн хэл боловч машины хэлийг анхны програмчлалын хэл гэж үзэж болно. Энэ нь компьютерийн уншиж, тайлбарладаг хоёртын цифр буюу битүүдийн цуглуулга юм. Машины хэл нь компьютер бүрийн архитектурын онцлог шинж чанартай байдаг тул нэг төрлийн компьютерт зориулсан машин хэлээр бичигдсэн програм өөр төрөл дээр ямар ч өөрчлөлт оруулахгүйгээр ажиллахгүй гэсэн үг юм.
Машины хэл нь компьютерийн CPU (Central Processing Unit)-д ойлгогдох хамгийн энгийн командууд болох машины заавруудаас бүрддэг. Эдгээр заавар нь санах ойн байршлуудын хооронд өгөгдөл зөөх, арифметик үйлдэл хийх, програмын гүйцэтгэлийн урсгалыг хянах зэрэг үйлдлүүдийг багтааж болно.
Хоёртын болон машины хэл хэрхэн харилцан үйлчилдгийг харуулах энгийн жишээг авч үзье. Бид зааврыг нь хоёртын тоогоор ашигладаг маш энгийн (болон таамагласан) машинд 2 ба 3 гэсэн хоёр тоог нэмэхийг хүсч байна гэж бодъё.
"Нэмэх" машины заавар нь хоёртын системд 0001 гэж дүрслэгдсэн байж болно. Хоёртын систем дэх 2 ба 3 тоо нь 0010 ба 0011 байна. Эдгээр хоёр тоог нэмэх машины хэлний заавар бүхэлдээ иймэрхүү харагдаж болно:
\( \textrm{Үйлдэл (Нэмэх)}: 0001 \ \textrm{Operand 1 (2)}: 0010 \ \textrm{Операнд 2 (3)}: 0011 \ \)CPU нь хоёртын цифрүүдийн энэ дарааллыг уншихдаа тэдгээрийг 2 ба 3 тоог нэмэх заавар болгон тайлбарладаг. Үр дүн болох 5 нь хадгалагдах эсвэл цаашдын боловсруулалтад ашиглагдана.
Хоёртын болон машины хэл нь хурд, үр ашиг зэрэг хэд хэдэн давуу талыг өгдөг. Эдгээр хэл нь компьютерийн техник хангамжийн хамгийн энгийн түвшинд ажилладаг тул компьютерийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хурдан бөгөөд шууд удирдах боломжийг олгодог.
Гэсэн хэдий ч программыг машины хэлээр бичих нь маш нарийн төвөгтэй бөгөөд алдаа гаргахад хялбар байдаг. Энэ нь өөр өөр төрлийн компьютерийн архитектурын хооронд зөөврийн биш юм. Эдгээр хязгаарлалтыг арилгахын тулд Python, Java, C++ зэрэг дээд түвшний програмчлалын хэлүүдийг боловсруулсан. Эдгээр хэлүүд нь программистуудад кодыг хүнд уншихад хялбар хэлбэрээр бичих боломжийг олгодог бөгөөд дараа нь хөрвүүлэгч эсвэл орчуулагчид машин хэл рүү хөрвүүлдэг.
Хоёртын болон машины хэл нь компьютерийн бүх үйлдлүүд дээр суурилдаг үндсэн тогтолцоог бүрдүүлдэг компьютерийн цөм нь юм. Эдгээр үндсэн ойлголтуудыг ойлгох нь компьютер хэрхэн программуудыг ажиллуулж, өгөгдлийг боловсруулдаг талаар ойлголт өгдөг. Хэдий нарийн төвөгтэй, дээд түвшний хэлийг хөгжүүлж байгаа хэдий ч хоёртын болон машины хэл нь компьютерийн шинжлэх ухаан, програмчлалыг гүнзгийрүүлэхийг хүсч буй хэн бүхэнд зайлшгүй шаардлагатай хэвээр байна.
