12 تفاوت زبان های برنامه نویسی سطح بالا و سطح پایین

کامپیوترها به عنصری جدایی ناپذیر از زندگی روزمره ما تبدیل شده اند و تمام دستورالعمل های مورد نیاز را از طریق زبان های برنامه نویسی درک می کنند. در حقیقت ما تمام مسائل و نکات مورد نیاز را از طریق زبان های برنامه نویسی برای کامپیوتر تعریف کرده و سپس از آنها انتظار اجرای عملیاتی خاص را خواهیم داشت.

زبان های برنامه نویسی به 2 نوع سطح بالا (High Level) و سطح پایین (Low Level) تقسیم بندی می شوند. در ادامه این مقاله تفاوت بین زبان برنامه نویسی سطح بالا و سطح پایین را مورد بررسی قرار خواهیم داد پس تا انتهای مقاله با ما همراه باشید.

نمونه های زبان برنامه نویسی سطح بالا

نمونه های زیر همگی جزء زبان های برنامه نویسی سطح بالا هستند؛ البته به خاطر داشته باشید که برای تبدیل زبان های سطح بالا به زبان ماشین باید از کامپایلر (Compiler) استفاده کرد.

• COBOL
• JAVA
• C
• C++

نمونه های زبان برنامه نویسی سطح پایین

زبان های برنامه نویسی سطح پایین به دو دسته تقسیم می شوند که عبارتند از :

• زبان های Assembly
• کدهای ماشین (Machine Code)

حال که با انواع زبان های برنامه نویسی آشنا شدید، بهتر است تفاوت های آنها را نیز با یکدیگر مرور کنیم.

تفاوت زبان های برنامه نویسی سطح بالا و سطح پایین

1- معنا :

در ابتدا باید معنای هر یک از دو زبان را به صورت شفاف تعریف کنیم. زبان های برنامه نویسی سطح بالا کاربرپسند (Human-Friendly) و قابل حمل (Portable) هستند؛ این نوع از زبان همچنین مستقل از ماشین بوده و به راحتی توسط برنامه نویسان درک می شود. آنها در واقع از ترکیب نمادهای ریاضی و زبان طبیعی (Natural Language) ساخته می شوند.

در حقیقت این نوع از زبان سناریوی واقعی تری دارد و عمدتاً برای توسعه یک برنامه کامپیوتری مورد استفاده قرار می گیرد. زبان های سطح بالا به حفظ کردن معماری و رجیستری های پردازنده (CPU) نیاز ندارند به گونه ای اشکال زدایی (Debugging)، نگهداری و استفاده از آن در اپلیکیشن های مختلف بسیار راحت خواهد بود.

در طرف دیگر زبان های سطح پایین وابسته به ماشین هستند به گونه ای که نحوه تعامل سخت افزارهای سیستم کامپیوتری را تعیین می کنند. زبان های Low-Level همانند زبان باینری بومی (Native Binary) کامپیوتر هستند، در نتیجه فراگیری و درک آن برای برنامه نویسان بسیار مشکل است. به عبارت دیگر کار با زبان های سطح پایین مستلزم دانش گسترده در حوزه سخت افزار و پیکربندی آنها (Configuration) می باشد.

زبان های سطح پایین غیر قابل حمل (Non-Portable) و خطاخیز (Error Prone) هستند به گونه ای که فرآیند دیباگینگ در آن ها بسیار دشوار خواهد بود. علاوه بر این، تعریف این زبان از طریق طراحی سخت افزار صورت می گیرد که بسیار کار خسته کننده و زمان بری خواهد بود.

2- وابستگی به پلتفرم :

در ادامه قصد داریم به مقایسه زبان های سطح بالا و سطح پایین بپردازیم. بنابراین ابتدا درباره پلتفرم صحبت خواهیم کرد که در اینجا به معنی سخت افزار کامپیوتر و نحوه پیکربندی آن است. همانطور که در بخش اول مشاهده کردید، زبان های سطح پایین به پلتفرم وابسته هستند. در حقیقت آنها می توانند همراه با پیکربندی مشخصی بر روی همان سخت افزار اجرا شوند ولی اگر تغییری در پیکربندی صورت گیرد از کار خواهند افتاد.

در طرف مقابل، زبان های سطح بالا مستقل از پلتفرم فعالیت می کنند به گونه ای که قابلیت اجرا بر روی انواع سخت افزار با پیکربندی های مختلف را دارند. البته باید به خاطر داشته باشید که اگرچه زبان های سطح بالا مستقل از پلتفرم هستند اما همچنان وابسته به سیستم عامل (Operating System) می باشند.

3- سرعت برنامه :

از آنجایی که زبان های سطح پایین بر اساس زبان های باینری یا اسمبلی نوشته می شوند بنابراین سینتکس (Syntax)، کلیدواژه (Keyword)، توابع (Functions) و کتابخانه های کلاس (Class libraries) کمتری خواهند داشت. به عبارت دیگر این نوع از زبان نیازی به تفسیر یا کامپایل ندارد و قادر است به صورت مستقیم با حافظه و رجیستر تعامل برقرار کند.

در طرف مقابل، زبان های سطح بالا از عبارات انگلیسی شبیه به زبان انسان استفاده می کنند، بنابراین قادر نخواهند بود تا به صورت مستقیم با سخت افزارهای کامپیوتری نظیر حافظه و رجیستر ارتباط برقرار کنند. به عبارت دیگر برای ترجمه کردن آنها به زبان ماشین باید از کامپایلر یا مفسر استفاده کرد. به طور کلی می توان نتیجه گرفت که زبان های سطح پایین در مقایسه با زبان های سطح بالا از سرعت بیشتری برخوردار هستند.

4- راندمان حافظه :

زبان های سطح پایین از راندمان حافظه بالاتری برخوردارند و در مقایسه با زبان های سطح بالا به میزان کمتری از حافظه را مصرف می کنند. زبان های سطح بالا در بیشتر اوقات در یک محیط runtime خاص اجرا شده و چندین برنامه دیگر نیز برای افزایش راندمان آن به طور همزمان اجرا می شوند. به عبارت دیگر تمام این مسائل باعث می شود که مصرف حافظه یک زبان سطح بالا بیشتر باشد.

5- راحتی :

زبان های سطح بالا شباهت بسیاری با زبان انسان دارند بنابراین به خاطر سپردن عبارت های انگلیسی موجود در آن خیلی راحت تر از زبان کامپیوتر خواهد بود. در طرف دیگر، زبان های سطح پایین نیز با ماشین سازگار بوده و تنها از 2 زیر مجموعه زبان باینری (0 و 1) و زبان اسمبلی نمادهای (Mnemonics) تشکیل شده است. بنابراین یادگیری دستورالعمل های مختلف آن عملاً امکان پذیر نخواهد بود. علاوه بر این برنامه نویسان برای یادگیری این زبان باید دانش و تجربه معماری ماشین را داشته باشند.

به طور کلی می توان نتیجه گرفت که نه تنها یادگیری زبان های سطح بالا آسان تر است بلکه خواندن، نوشتن و طبقه بندی آنها نیز برای نویسان به مراتب ساده تر خواهد بود.

6- قابلیت حمل :

زبان های سطح پایین وابسته به ماشین بوده و برای هر معماری ماشینی متفاوت هستند؛ در حقیقت می توان گفت آنها غیرقابل حمل محسوب می شوند. اما زبان های سطح بالا متشکل از جملات انگلیسی هستند که برای تبدیل شدن به زبان ماشین به مفسر یا کامپایلر احتیاج دارند. در حقیقت شما برای معماری های مختلف و منبع اصلی زبان ماشینی آن به کامپایلرهای متفاوت نیاز خواهید داشت. بنابراین می توان نتیجه گرفت که زبان های سطح بالا قابل حمل هستند.

7- عملکرد :

زبان های سطح پایین از لحاظ سرعت و عملکرد در مقایسه با زبان های سطح بالا از آمار بهتری برخوردارند.

8- سطح انتزاع (Abstraction Level) :

زبان های سطح پایین شباهت بسیار زیادی به زبان کامپیوتری دارند بنابراین میزان کمتر یا به طور کل هیچ انتزاعی از سخت افزار را نشان نمی دهند. در طرف مقابل، زبان های سطح بالا بر اساس زبان ماشینی کار کرده و از طریق لایه های سیستم عامل و نرم افزارهای دیگر با سخت افزار ارتباط برقرار می کنند، در نتیجه میزان بیشتری از انتزاع را نشان خواهند داد.

9- انعطاف پذیری :

زبان های سطح پایین کتابخانه های بزرگ و مملو از کلیدواژه ها، انواع داده و توابع را شامل می شوند. در صورتی که زبان های High-Level آسان تر و انعطاف پذیرتر هستند. در حقیقت زبان های سطح بالا را می توان با منابع و اقدامات به مراتب کمتری توسعه داد، در حالی که این انعطاف پذیری در زبان های سطح پایین وجود ندارد و کار با آن بسیار دشوار است.

10- دیابگینگ و نگهداری :

شناسایی و تعمیر مشکلاتی از قبیل ارورهای سینتکس یا نشت حافظه در زبان های سطح پایین، فرآیند بسیار خسته کننده و زمان گیر خواهد بود. در حقیقت می توان گفت زبان های سطح پایین به شدت خطاخیز بوده و فرآیند دیباگینگ نیز در آنها دشوار است.

در طرف مقابل، زبان های سطح بالا درصد خطای کمتری از خود نشان می دهند. تقریباً تمام ارورهای سینتکس را می توان با استفاده از کامپایلر و مفسر شناسایی و برطرف کرد، علاوه بر این فرآیند دیباگینگ و تعمیر این نوع از زبان ها بسیار راحت است.

11- پشتیبانی :

پشتیبانی زبان های سطح پایین در مقایسه با زبان های سطح بالا بسیار کمتر است. علاوه بر این تعداد متخصصین زبان های سطح پایین نیز به نسبت زبان های سطح بالا بسیار ناچیز است.

12- اپلیکیشن ها :

به علت ویژگی هایی نظیر سرعت بالا، عدم وجود انتزاع و ارتباط مستقیم با سخت افزار، زبان های سطح پایین معمولاً در توسعه کلیه سیستم عامل ها مورد استفاده قرار می گیرد. در طرف مقابل، زبان های سطح بالا اغلب در توسعه مجموعه ای از اپلیکیشن ها نظیر نرم افزارهای کاربردی، اپلیکیشن های دسکتاپ، وبسایت و برنامه های موبایل استفاده می شوند.