Trong lĩnh vực lập trình, thuật ngữ “ngôn ngữ lập trình bậc cao” và “ngôn ngữ lập trình bậc thấp” được sử dụng để phân biệt giữa các ngôn ngữ lập trình dựa trên mức độ gần gũi với phần cứng hoặc phần mềm. Những khái niệm này không chỉ giúp người lập trình hiểu rõ về cách thức hoạt động của các ngôn ngữ mà còn ảnh hưởng lớn đến cách viết và tối ưu hóa mã nguồn trong các dự án phần mềm. Vậy, ngôn ngữ lập trình bậc cao và bậc thấp là gì? Cả hai có những ưu nhược điểm gì, và sự khác biệt của chúng đối với quá trình phát triển phần mềm?
1. Ngôn ngữ lập trình bậc cao và bậc thấp
1.1 Ngôn ngữ lập trình bậc thấp
Ngôn ngữ lập trình bậc thấp (low-level programming languages) là những ngôn ngữ mà mã nguồn của chúng gần gũi với cách thức hoạt động của phần cứng. Những ngôn ngữ này thường ít trừu tượng hóa hơn và yêu cầu lập trình viên có hiểu biết sâu rộng về cấu trúc của máy tính và hệ thống phần cứng.
Một trong những đặc điểm nổi bật của ngôn ngữ lập trình bậc thấp là chúng cho phép lập trình viên kiểm soát chi tiết hơn đối với bộ vi xử lý, bộ nhớ, và các thiết bị ngoại vi. Vì lý do này, ngôn ngữ bậc thấp thường được sử dụng trong các lĩnh vực cần tối ưu hóa hiệu suất cao hoặc trong phát triển hệ điều hành, lập trình nhúng, lập trình phần cứng và các ứng dụng yêu cầu truy cập phần cứng trực tiếp.
1.2 Ngôn ngữ lập trình bậc cao
Ngược lại, ngôn ngữ lập trình bậc cao (high-level programming languages) là những ngôn ngữ có mức độ trừu tượng cao hơn so với ngôn ngữ bậc thấp. Các ngôn ngữ này giúp lập trình viên tránh phải làm việc với các chi tiết phức tạp của phần cứng, thay vào đó tập trung vào việc phát triển logic ứng dụng và giao diện người dùng. Những ngôn ngữ lập trình bậc cao cho phép lập trình viên mô tả các thao tác trong thế giới thực dễ dàng hơn.
Ngôn ngữ lập trình bậc cao rất phổ biến trong phát triển phần mềm ứng dụng, trang web, ứng dụng di động, và các giải pháp hệ thống. Những ngôn ngữ này thường được dịch hoặc biên dịch thành mã máy (machine code) để máy tính có thể hiểu và thực thi.
>>> Xem thêm: Từ A-Z chương trình học FUNiX – Mô hình đào tạo lập trình trực tuyến số 1 Việt Nam
2. Ngôn ngữ lập trình bậc thấp
Ngôn ngữ lập trình bậc thấp chủ yếu có hai loại: ngôn ngữ máy (machine language) và ngôn ngữ hợp Assembly (assembly language). Dưới đây là một số đặc điểm nổi bật của ngôn ngữ lập trình bậc thấp:
2.1. Mã nguồn gần gũi với phần cứng
Các ngôn ngữ lập trình bậc thấp trực tiếp tương tác với phần cứng của máy tính, cho phép lập trình viên kiểm soát tốt hơn các tài nguyên hệ thống. Mỗi dòng mã trong ngôn ngữ bậc thấp tương ứng trực tiếp với một chỉ thị trong bộ vi xử lý (CPU).
2.2. Tốc độ thực thi nhanh
Mã máy và mã hợp Assembly không phải trải qua quá trình biên dịch hoặc dịch thuật phức tạp như ngôn ngữ bậc cao, do đó chúng có thể chạy rất nhanh. Điều này làm cho ngôn ngữ lập trình bậc thấp đặc biệt hữu ích trong những ứng dụng yêu cầu tối ưu hóa cao về hiệu suất, chẳng hạn như lập trình hệ điều hành, phần mềm nhúng và phần mềm điều khiển thiết bị.
2.3. Khó đọc và khó bảo trì
Một nhược điểm lớn của ngôn ngữ lập trình bậc thấp là tính khó đọc và bảo trì. Mã nguồn trong ngôn ngữ bậc thấp thường rất khó hiểu, và việc quản lý mã trong những dự án lớn trở nên cực kỳ phức tạp. Lập trình viên phải hiểu rõ cách bộ vi xử lý và phần cứng hoạt động để có thể viết mã hiệu quả.
2.4. Cần kiến thức về phần cứng
Lập trình viên làm việc với ngôn ngữ lập trình bậc thấp cần phải có kiến thức chuyên sâu về phần cứng, chẳng hạn như các lệnh của bộ vi xử lý, các thanh ghi và các cấu trúc bộ nhớ. Điều này có thể là một rào cản lớn đối với những người mới bắt đầu lập trình.
2.5. Ví dụ ngôn ngữ bậc thấp
- Mã máy (Machine language): Đây là ngôn ngữ gần nhất với phần cứng của máy tính. Mỗi lệnh trong mã máy tương ứng với một chuỗi bit (0 và 1).
- Assembly language: Là ngôn ngữ hợp Assembly, cung cấp các lệnh dễ đọc hơn mã máy nhưng vẫn gần gũi với phần cứng. Assembly thường sử dụng các từ khóa như
MOV,ADD,SUBđể thực hiện các phép toán và thao tác trên bộ nhớ.
Dưới đây là một số mã máy:
The specified language : machine does not exist'Code generation failed!!'Con người khó mà hiểu tập lệnh này có thể làm gì, nhưng máy tính thì có, bởi mã máy không gần với ngôn ngữ của con người.
Khi bạn viết mã máy, bạn cần chỉ định hướng dẫn rõ ràng. Ví dụ, nếu một phần thông tin cần được truy xuất từ bộ nhớ, mã máy sẽ cần cho máy tính biết vị trí cần tìm. Cho đến nay, mã máy là code nhanh nhất để viết nhưng lại khó nhất để viết chương trình.
Assembly là một ngôn ngữ bậc thấp khác cao hơn một bước so với mã máy. Assembly có tính trừu tượng rất thấp nhưng tương tự như mã máy. Nó ít phổ biến hơn một ngôn ngữ như C nhưng cao hơn một bước so với mã máy.
3. Ngôn ngữ lập trình bậc cao
Ngôn ngữ bậc cao có tính trừu tượng cao. Những ngôn ngữ này rất dễ đọc và nhờ đó dễ sử dụng hơn nhiều. Đây là một mẫu code Python dễ giải mã hơn nhiều so với một đoạn mã máy:
def addNumbers(Num1,Num2):
return Num1 + Num2
addNumbers(4,5)
>> 9
Ngôn ngữ lập trình bậc cao có một số đặc điểm làm chúng dễ sử dụng và phổ biến trong việc phát triển phần mềm hiện đại. Một số đặc điểm chính bao gồm:
3.1. Trừu tượng hóa cao
Ngôn ngữ lập trình bậc cao có mức độ trừu tượng cao, giúp lập trình viên không cần phải quan tâm đến chi tiết của phần cứng hoặc cấu trúc bộ nhớ. Điều này làm cho việc lập trình trở nên dễ dàng hơn và giảm thiểu sự phức tạp.
3.2. Cú pháp dễ hiểu
Ngôn ngữ bậc cao có cú pháp gần gũi với ngôn ngữ tự nhiên, giúp lập trình viên dễ dàng viết và đọc mã nguồn. Các câu lệnh và cấu trúc điều khiển trong ngôn ngữ bậc cao như if, for, while, switch rất dễ hiểu và sử dụng.
3.3. Tối ưu hóa và bảo trì dễ dàng
Mã nguồn trong ngôn ngữ bậc cao dễ dàng bảo trì và tối ưu hóa hơn. Với các công cụ phát triển phần mềm như IDE (Integrated Development Environment), lập trình viên có thể dễ dàng phát hiện lỗi, tái cấu trúc mã và tối ưu hiệu suất ứng dụng.
3.4. Tính di động và tương thích
Các ngôn ngữ bậc cao cho phép viết mã nguồn có thể chạy trên nhiều nền tảng khác nhau mà không cần thay đổi quá nhiều. Ví dụ, mã Python hoặc Java có thể chạy trên các hệ điều hành khác nhau mà không cần phải thay đổi mã nguồn, nhờ vào các máy ảo hoặc trình thông dịch.
3.5. Ví dụ ngôn ngữ bậc cao
Các ngôn ngữ lập trình bậc cao phổ biến hiện nay bao gồm:
- Python: Một ngôn ngữ dễ học với cú pháp đơn giản, được sử dụng rộng rãi trong phát triển web, khoa học dữ liệu, và trí tuệ nhân tạo.
- Java: Ngôn ngữ lập trình phổ biến trong phát triển phần mềm doanh nghiệp và ứng dụng di động Android.
- C++: Ngôn ngữ mạnh mẽ cho phát triển phần mềm hệ thống, game và ứng dụng yêu cầu hiệu suất cao.
- JavaScript: Ngôn ngữ chủ yếu được sử dụng trong phát triển web, cho phép xây dựng các trang web tương tác và động.
- Ruby: Ngôn ngữ lập trình dễ đọc, được sử dụng chủ yếu trong phát triển ứng dụng web.
>>> Đọc bài viết: 5 Điểm đáng chú ý tại khóa học lập trình trực tuyến FPT – FUNiX
4. Bạn nên học ngôn ngữ nào?
| Tiêu chí | Ngôn ngữ bậc thấp | Ngôn ngữ bậc cao |
|---|---|---|
| Cấu trúc | Gần với mã máy, yêu cầu kiến thức phần cứng | Trừu tượng hóa cao, dễ đọc và dễ hiểu |
| Tốc độ thực thi | Rất nhanh, tối ưu cho các ứng dụng yêu cầu tốc độ cao | Chậm hơn do phải biên dịch hoặc thông dịch |
| Khả năng bảo trì | Khó bảo trì và mở rộng | Dễ dàng bảo trì, nâng cấp và mở rộng |
| Cần kiến thức phần cứng | Cần kiến thức sâu về phần cứng | Không cần kiến thức về phần cứng |
| Ứng dụng | Phát triển hệ điều hành, phần mềm nhúng, phần cứng | Phát triển phần mềm, ứng dụng web, di động |
Ngôn ngữ lập trình bậc cao và bậc thấp đều có vai trò quan trọng trong lĩnh vực lập trình, mỗi loại có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Ngôn ngữ bậc thấp rất mạnh mẽ trong việc tối ưu hóa hiệu suất và kiểm soát phần cứng, trong khi ngôn ngữ bậc cao lại mang đến sự tiện lợi và dễ dàng bảo trì, phát triển ứng dụng. Sự lựa chọn giữa ngôn ngữ bậc cao và bậc thấp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của dự án và mục đích sử dụng.
Đó là một câu hỏi phổ biến của các lập trình viên mới. Ngôn ngữ lập trình bậc cao hay bậc thấp tốt hơn? Giống như nhiều câu hỏi về lập trình khác, không có một câu trả lời chính xác.
Cả hai loại ngôn ngữ đều có những lợi ích quan trọng riêng. Với các ngôn ngữ bậc thấp, máy tính phải thông dịch rất ít. Điều này giúp cho mã máy cực kỳ nhanh so với các ngôn ngữ lập trình khác. Chúng cung cấp cho các lập trình viên nhiều quyền kiểm soát đối với việc lưu trữ dữ liệu, bộ nhớ, phần cứng máy tính.
Bạn có thể sử dụng các ngôn ngữ này để viết nhân phần mềm hoặc phần mềm driver. Bạn sẽ không sử dụng nó để viết ứng dụng web hoặc game.
Ngôn ngữ bậc cao dễ nắm bắt hơn, cho phép các lập trình viên viết mã hiệu quả hơn. Những ngôn ngữ này cũng được coi là an toàn hơn. Chúng có nhiều biện pháp bảo vệ hơn để giữ cho người viết mã không đưa ra các lệnh có thể làm hỏng máy tính.
Chúng không cung cấp cho các lập trình viên nhiều quyền kiểm soát đối với các quy trình bậc thấp và hiếm khi liên quan đến việc phân phối bộ nhớ.
Danh sách các ngôn ngữ bậc cao phổ biến bao gồm:
- Java
- C#
- Go
- Scala
- JavaScript
- Python
- Ruby
- SQL
Những ngôn ngữ này rất thích hợp để viết các chương trình phần mềm, ứng dụng web và ứng dụng di động.
4.1 Bạn muốn viết gì?
Câu hỏi đầu tiên của bạn nên là: tôi muốn lập trình cái gì?
Nếu bạn đang muốn viết hệ điều hành, hạt nhân hoặc bất cứ thứ gì cần chạy ở tốc độ cao thì ngôn ngữ bậc thấp hơn có thể là một lựa chọn tốt. Phần lớn Windows, macOS và Linux được viết bằng các ngôn ngữ có nguồn gốc C như C ++ và Objective-C.
Nhiều ứng dụng hiện đại được viết bằng ngôn ngữ bậc cao hơn. Python và Ruby là những ngôn ngữ lập trình web phổ biến. Các ngôn ngữ như Swift, C #, JavaScript và SQL đều có mục đích riêng. C # là một ngôn ngữ đa mục đích tuyệt vời, JavaScript là xương sống của mã hóa web và SQL thích hợp để lập trình cơ sở dữ liệu.
4.2 Lợi ích của việc học cả hai
Học cả ngôn ngữ bậc cao và bậc thấp sẽ giúp bạn hiểu sâu hơn về trừu tượng và cách chúng làm cho các ngôn ngữ bậc cao hiệu quả hơn. Bạn cũng có thể tìm hiểu rất nhiều về kiến trúc máy tính và những gì làm cho máy tính hoạt động.
Trước hết, hãy chọn một ngôn ngữ dựa trên những gì bạn muốn xây dựng. Tìm hiểu về những ngôn ngữ phổ biến trong lĩnh vực nghề nghiệp mà bạn lựa chọn. Sau đó, sử dụng thông tin đó để chọn một ngôn ngữ và bắt đầu học.
Bạn sẽ sớm thấy những điểm tương đồng và bạn sẽ hiểu sâu hơn về cách thức hoạt động của lập trình.
>>> Xem thêm: Review khóa học trực tuyến FUNiX FPT đang được nhiều bạn trẻ lựa chọn
5. Trở thành một lập trình viên giỏi hơn
Đừng bị choáng ngợp bởi tất cả các tiêu chí khác nhau khi chọn một ngôn ngữ lập trình. Nếu bạn phân vân giữa ngôn ngữ bậc cao và bậc thấp, hãy nghĩ xem bạn thích thú nhất với ngôn ngữ nào. Trong hầu hết mọi trường hợp, bạn nên tập trung vào các dự án mà bạn quan tâm.
Nếu bạn muốn chuyển sang ngôn ngữ bậc thấp hơn, bạn có thể cân nhắc tìm hiểu thêm về C. Có lẽ bạn quan tâm hơn đến việc viết mã bằng một ngôn ngữ bậc cao? Python là một ngôn ngữ đa mục đích tuyệt vời. Chọn một ngôn ngữ và bắt đầu code!
>>> Nếu bạn đang có nhu cầu học lập trình trực tuyến, tìm hiểu ngay tại đây:
>>> Xem thêm các chủ đề hữu ích:
- Tất cả những điều bạn cần biết về khóa học lập trình tại FUNiX FPT
- 5 Điểm đáng chú ý tại khóa học lập trình trực tuyến FPT – FUNiX
- Từ A-Z chương trình học FUNiX – Mô hình đào tạo lập trình trực tuyến số 1 Việt Nam
- Lý do phổ biến khiến học viên nước ngoài chọn FUNiX
- Lưu ý để học blockchain trực tuyến hiệu quả cao tại FUNiX
- Lý do nữ giới nên chọn FUNiX để học chuyển nghề IT
- FUNiX trở thành đối tác của Liên minh Blockchain Việt Nam
- 3 lý do bạn trẻ nên học blockchain trực tuyến ở FUNiX
Vân Nguyễn
Dịch từ: https://www.makeuseof.com/tag/high-level-low-level-programming-languages/
Bình luận (