ภาษาคอมพิวเตอร์

มนุษย์ใช้ภาษาในการสื่อสารมาตั้งแต่สมัยโบราณ การใช้ภาษาเป็นเรื่องที่มนุษย์พยายามถ่ายทอดความคิดและความรู้สึกต่าง ๆ เพื่อการโต้ตอบและสื่อความหมาย ภาษาที่มนุษย์ใช้ติดต่อสื่อสารในชีวิตประจำวัน เช่น ภาษาไทย ภาษาอังกฤษ หรือภาษาจีน ต่างเรียกว่า “ภาษาธรรมชาติ” (Natural Language) เพราะมีการศึกษา ได้ยิน ได้ฟัง กันมาตั้งแต่เกิด

การใช้งานคอมพิวเตอร์ ซึ่งเป็นเครื่องมือทางอิเล็กทรอนิกส์ให้ทำงานตามที่ต้องการ จำเป็นต้องมีการกำหนดภาษา สำหรับใช้ติดต่อสั่งงานกับคอมพิวเตอร์ ภาษาคอมพิวเตอร์จะเป็น ”ภาษาประดิษฐ์” (Artificial Language) ที่มนุษย์คิดสร้างมาเอง เป็นภาษาที่มีจุดมุ่งหมายเฉพาะ มีกฎเกณฑ์ที่ตายตัวและจำกัด คืออยู่ในกรอบให้ใช้คำและไวยากรณ์ที่กำหนดและมีการตีความหมายที่ชัดเจน จึงจัดภาษาคอมพิวเตอร์เป็นภาษาที่มีรูปแบบเป็นทางการ (Formal Language) ต่างกับภาษาธรรมชาติที่มีขอบเขตกว้างมาก ไม่มีรูปแบบตายตัวที่แน่นอน  กฎเกณฑ์ของภาษาจะขึ้นกับหลักไวยากรณ์และการยอมรับของกลุ่มผู้ใช้นั้น ๆ

ภาษาคอมพิวเตอร์อาจแบ่งได้เป็น 3 ระดับ คือ ภาษาเครื่อง (Machine Language) ภาษาระดับต่ำ (Low Level Language) และภาษาระดับสูง (High Level Language)
1.  ภาษาเครื่อง (Machine Language)

การเขียนโปรแกรมเพื่อสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงานในยุคแรก ๆ จะต้องเขียนด้วยภาษาซึ่งเป็นที่ยอมรับของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เรียกว่า “ภาษาเครื่อง” ภาษานี้ประกอบด้วยตัวเลขล้วน ทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์สามารถทำงานได้ทันที ผู้ที่จะเขียนโปรแกรมภาษาเครื่องได้ ต้องสามารถจำรหัสแทนคำสั่งต่าง ๆ ได้ และในการคำนวณต้องสามารถจำได้ว่าจำนวนต่าง ๆ ที่ใช้ในการคำนวณนั้นถูกเก็บไว้ที่ตำแหน่งใด ดังนั้นโอกาสที่จะเกิดความผิดพลาดในการเขียนโปรแกรมจึงมีมาก นอกจากนี้เครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละระบบมีภาษาเครื่องที่แตกต่างกันออก ทำให้เกิดความไม่สะดวกเมื่อมีการเปลี่ยนเครื่องคอมพิวเตอร์เพราะจะต้องเขียนโปรแกรมใหม่ทั้งหมด

2.  ภาษาระดับต่ำ (Low Level Language)

เนื่องจากภาษาเครื่องเป็นภาษาที่มีความยุ่งยากในการเขียนดังได้กล่าวมาแล้ว จึงไม่มีผู้นิยมและมีการใช้น้อย ดังนั้นได้มีการพัฒนาภาษาคอมพิวเตอร์ขึ้นอีกระดับหนึ่ง โดยการใช้ตัวอักษรภาษาอังกฤษเป็นรหัสแทนการทำงาน การใช้และการตั้งชื่อตัวแปรแทนตำแหน่งที่ใช้เก็บจำนวนต่าง ๆ ซึ่งเป็นค่าของตัวแปรนั้น ๆ การใช้สัญลักษณ์ช่วยให้การเขียนโปรแกรมนี้เรียกว่า “ภาษาระดับต่ำ”

ภาษาระดับต่ำ    เป็นภาษาที่มีความหมายใกล้เคียงกับภาษาเครื่องมาก   บางครั้งจึงเรียกภาษานี้ว่า  “ภาษาอิงเครื่อง” (Machine – Oriented Language) ตัวอย่างของภาษาระดับต่ำ  ได้แก่ ภาษาแอสเซมบลี  เป็นภาษาที่ใช้คำในอักษรภาษาอังกฤษเป็นคำสั่งให้เครื่องทำงาน เช่น ADD หมายถึง บวก SUB หมายถึง ลบ เป็นต้น การใช้คำเหล่านี้ช่วยให้การเขียนโปรแกรมง่ายขึ้นกว่าการใช้ภาษาเครื่องซึ่งเป็นตัวเลขล้วน ดังตารางแสดงตัวอย่างของภาษาระดับต่ำและภาษาเครื่องที่สั่งให้มีการบวกจำนวนที่เก็บอยู่ในหน่วยความจำ

ตารางที่ 5.1 แสดงความสัมพันธ์ของคำสั่งในภาษาระดับต่ำและภาษาเครื่อง

ภาษาระดับต่ำ	ภาษาเครื่อง	รหัสเลขฐานสิบหก
MOV   AL,05	10110000     00000101	B0     05
MOV   BL,08	10110011     00001000	B3     08
ADD   AL,BL	00000000     11011000	00     D8
MOV   CL,AL	10001000     11000001	88     C1

ากตารางบรรทัดแรก 10110000 00000101 เป็นคำสั่งให้นำจำนวน 5 (หรือเขียนในรูปของเลขฐานสองเป็น 00000101) ไปเก็บในรีจิสเตอร์ชื่อ AL โดยส่วนแรก 10110000 คือรหัสคำสั่ง MOV ซึ่งเป็นการเคลื่อนย้ายข้อมูลจำนวนมาเก็บไว้ในรีจิสเตอร์ AL

บรรทัดที่สอง 10110011 00001000 เป็นคำสั่งให้นำจำนวน 8 (หรือเขียนในรูปของเลขฐานสองเป็น 00001000) ไปเก็บในรีจิสเตอร์ชื่อ BL โดยส่วนแรก 10110011 คือรหัสคำสั่ง MOV ซึ่งเป็นการเคลื่อนย้ายข้อมูลจำนวนมาเก็บไว้ในรีจิสเตอร์ BL

บรรทัดที่สาม เป็นคำสั่งการบวกระหว่างรีจิสเตอร์ AL กับ BL หรือนำ 5 บวก 8 ผลลัพธ์เก็บในรีจิสเตอร์ AL

บรรทัดที่สี่ เป็นการนำผลลัพธ์จากรีจิสเตอร์ชื่อ AL ไปเก็บไว้ในรีจิสเตอร์ชื่อ CL

การใช้โปรแกรมที่เขียนด้วยภาษาแอสเซมบลีนั้น  เครื่องคอมพิวเตอร์ไม่สามารถทำงานได้ทันที จำเป็นต้องมีการแปลโปรแกรมในการแปลที่มีชื่อว่า “แอสเซมเบลอร์” (Assembler) ซึ่งแตกต่างไปตามเครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละชนิด ดังนั้นแอสเซมเบลอร์ของเครื่องชนิดหนึ่งจะไม่สามารถใช้แปลโปรแกรมภาษาแอสเซมบลีของเครื่องชนิดอื่น ๆ ได้

ภาษาแอสเซมบลีนี้ยังคงใช้ยาก เพราะผู้เขียนโปรแกรมจะต้องเข้าใจในการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์อย่างละเอียด ต้องรู้ว่าจำนวนที่จะนำมาคำนวณนั้นอยู่ ณ ตำแหน่งใดในหน่วยความจำในทำนองเดียวกับการเขียนโปรแกรมเป็นภาษาเครื่อง ภาษาแอสเซมบลีจึงมีผู้ใช้น้อย และมักจะใช้ในกรณีที่ต้องการควบคุมการทำงานภายในของตัวเครื่องคอมพิวเตอร์

3.  ภาษาระดับสูง (High Level Language)

ภาษาระดับสูงเป็นภาษาที่สร้างขึ้นเพื่อช่วยอำนวยความสะดวกในการเขียนโปรแกรมกล่าวคือลักษณะของคำสั่งจะประกอบด้วยคำต่าง ๆ ในภาษาอังกฤษ ซึ่งผู้อ่านสามารถเข้าใจความหมายได้ทันที ผู้เขียนโปรแกรมจึงเขียนโปรแกรมด้วยภาษาระดับสูงได้ง่ายกว่าเขียนด้วยภาษาแอสเซมบลีหรือภาษาเครื่อง ภาษาระดับสูงมีมากมายหลายภาษา อาทิเช่น ภาษาฟอร์แทรน (FORTRAN) ภาษาโคบอล (COBOL) ภาษาปาสคาล (Pascal) ภาษาเบสิก(BASIC) ภาษาวิชวลเบสิก (Visual Basic) ภาษาซี (C) และภาษาจาวา (Java) เป็นต้น โปรแกรมที่เขียนด้วยภาษาระดับสูงแต่ละภาษาจะต้องมีโปรแกรมที่ทำหน้าที่แปลภาษาระดับสูงให้เป็นภาษาเครื่อง เช่น โปรแกรมแปลภาษาฟอร์แทรนเป็นภาษาเครื่อง โปรแกรมแปลภาษาปาสคาลเป็นภาษาเครื่อง คำสั่งหนึ่งคำสั่งในภาษาระดับสูงจะถูกแปลเป็นภาษาเครื่องหลายคำสั่ง

ภาษาระดับสูงที่จะกล่าวถึงในที่นี้ ได้แก่

1)  ภาษาฟอร์แทรน (FORmula TRANstation : FORTRAN)

จัดเป็นภาษาระดับสูงที่เก่าแก่ที่สุด ได้รับการคิดค้นขึ้นเป็นครั้งแรก ราว พ.ศ. 2497 โดยบริษัท ไอบีเอ็ม เป็นภาษาที่เหมาะสำหรับงานที่ต้องการการคำนวณ เช่น งานทางด้านวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และงานวิจัยต่าง ๆ เนื่องจากแนวคิดในการเขียนโปรแกรมในระยะหลังนี้เปลี่ยนมานิยมการเขียนโปรแกรมแบบโครงสร้างมากขึ้น ลักษณะของคำสั่งภาษาฟอร์แทรนแบบเดิมไม่เอื้ออำนวยที่จะให้เขียนได้ จึงมีการปรับปรุงโครงสร้างของภาษาฟอร์แทรนให้สามารถเขียนโปรแกรมแบบโครงสร้างขึ้นมาได้ในปี พ.ศ. 2509 เรียกว่า FORTRAN 66 และในปี พ.ศ. 2520 สถาบันมาตรฐานแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (American National Standard Institute หรือ ANSI) ได้ปรับปรุง FORTRAN 66 และยอมรับให้เป็นภาษาฟอร์แทรนที่เป็นมาตรฐาน เรียกว่า FORTRAN 77 ใช้ได้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีตัวแปลภาษานี้

2)  ภาษาโคบอล (Common Business Oriented Language : COBOL)

เป็นภาษาที่พัฒนาขึ้นในราว พ.ศ. 2502  ต่อมาได้รับการปรับปรุงจากคณะกรรมการซึ่งเป็นตัวแทนของหน่วยงานธุรกิจและรัฐบาลของสหรัฐอเมริกา เป็นภาษาโคบอลมาตรฐานในปี พ.ศ. 2517 เป็นภาษาที่เหมาะสมสำหรับงานด้านธุรกิจ เครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ส่วนมากมีโปรแกรมแปลภาษาโคบอล

3)  ภาษาเบสิก (Beginner’s All – purpose Symbolic Instruction Code : BASIC)

เป็นภาษาที่ได้รับการคิดขึ้นเป็นครั้งแรกที่วิทยาลัยดาร์ทมัธ (Dartmouth College) และเผยแพร่เป็นทางการในปี พ.ศ. 2508ภาษาเบสิกเป็นภาษาที่สร้างขึ้นโดยมีจุดประสงค์เพื่อใช้สอนเพื่อใช้สอนเขียนโปรแกรมแทนภาษาคอมพิวเตอร์ภาษาอื่น เช่น ภาษาฟอร์แทรน ซึ่งมีขนาดใหญ่และต้องใช้หน่วยความจำสูงในการทำงาน ซึ่งไม่เหมาะกับเครื่องคอมพิวเตอร์ในสมัยนั้น ภาษาเบสิกเป็นภาษาที่มีขนาดเล็ก เป็นตัวแปลภาษาชนิดที่เรียกว่าอินเทอร์พรีเตอร์

นอกจากนี้    ภาษาเบสิกเป็นภาษาที่ง่ายต่อการเขียน    ซึ่งผู้เขียนจะสามารถนำไปประยุกต์กับการแก้ปัญหาต่าง ๆ ได้ทุกสาขาวิชา    ผู้ที่เพิ่งฝึกเขียนโปรแกรมใหม่ ๆ หรือผู้ที่ไม่ใช่นักเขียนโปรแกรมมืออาชีพ แต่เป็นเพียงวิศวกรหรือนักวิจัย จะสามารถหัดเขียนโปรแกรมภาษาเบสิกได้ในเวลาไม่นานนัก ปกติภาษาเบสิกส่วนใหญ่ใช้กับไมโครคอมพิวเตอร์

4)  ภาษาปาสคาล (Pascal)

ตั้งชื่อตามนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ชื่อ เบลส ปาสคาล (Blaise Pascal) ซึ่งเป็นผู้ผลิตเครื่องคิดเลขโดยใช้เฟืองหมุน ภาษาปาสคาลคิดขึ้นในปี พ.ศ. 2514 โดยนิคลอส เวียซ (Niklaus Wirth) ศาสตราจารย์วิชาคอมพิวเตอร์ชาวสวิต ภาษาปาสคาลได้รับการออกแบบให้ใช้ง่ายและมีโครงสร้างที่ดี จึงเหมาะกับการใช้สอนหลักการเขียนโปรแกรม ปัจจุบันภาษาปาสคาลยังคงได้รับความนิยมใช้ในการเรียนเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์

5)  ภาษาซีและซีพลัสพลัส (C และ C++)

ภาษาซีเป็นภาษาที่พัฒนาจากห้องปฏิบัติการเบลล์ของบริษัทเอทีแอนด์ทีในปี พ.ศ. 2515 หลังจากที่พัฒนาขึ้นได้ไม่นาน ภาษาซีก็กลายเป็นภาษาที่นิยมในหมู่นักเขียนโปรแกรมมาก และมีใช้งานในเครื่องทุกระดับ ทั้งนี้เนื่องจากภาษาซีได้รวมเอาข้อมูลของภาษาระดับสูงและภาษาระดับต่ำเข้าไว้ด้วยกัน กล่าวคือเป็นภาษาที่มีไวยากรณ์ที่เข้าใจง่าย ทำให้เขียนโปรแกรมได้ง่ายเช่นเดียวกับภาษาระดับสูงทั่วไป แต่ประสิทธิภาพและความเร็วในการทำงานดีกว่ามาก เนื่องจากมีการทำงานเหมือนภาษาระดับต่ำ สามารถทำงานได้ในระดับที่เป็นการควบคุมฮาร์ดแวร์ได้มากกว่าภาษาระดับสูงอื่น ๆ ดังจะเห็นว่าภาษาซีเป็นภาษาที่สามารถพัฒนาระบบปฏิบัติการได้ เช่น ระบบปฏิบัติการยูนิกซ์

นอกจากนี้เมื่อแนวคิดของการเขียนโปรแกรมแบบเชิงวัตถุ (Object Oriented Programming : OOP) ได้เข้ามามีบทบาทในวงการคอมพิวเตอร์มากขึ้น ภาษาซีก็ยังได้รับการพัฒนาโดยประยุกต์ใช้กับการเขียนโปรแกรมดังกล่าว เกิดเป็นภาษาใหม่ชื่อว่า “ภาษาซีพลัสพลัส” (C++)

6)  ภาษาวิชวลเบสิก (Visual Basic)

เป็นภาษาที่พัฒนาต่อมาจากภาษาเบสิก  ใช้ไวยากรณ์บางส่วนของภาษาเบสิกในการเขียนโปรแกรม   แต่มีแนวคิดและวิธีการพัฒนาโปรแกรมที่แตกต่างจากภาษาเบสิกโดยสิ้นเชิง รวมทั้งการใช้เนื้อที่ในหน่วยความจำก็แตกต่างกันมาก ทั้งนี้เนื่องจากภาษาวิชวลเบสิกใช้แนวคิดที่ต่างออกไป

7)  การเขียนโปรแกรมแบบจินตภาพ (Visual Programming)

ภาษานี้พัฒนาขึ้นโดยบริษัทไมโครซอฟต์ออกแบบเพื่อเขียนโปรแกรมที่สามารถใช้งานได้บนระบบปฏิบัติการแบบจียูไอ เช่น ระบบปฏิบัติการไมโครซอฟต์วินโดวส์ มีการติดต่อกับผู้ใช้โดยใช้รูปภาพ การเขียนโปรแกรมทำได้ง่ายกว่าการเขียนโปรแกรมแบบเก่ามาก

8)  ภาษาจาวา (Java)

พัฒนาขึ้นในปี พ.ศ. 2534 โดยบริษัทซันไมโครซิสเตมส์ เป็นภาษาที่ได้รับความนิยมสูงมาโดยตลอด เนื่องจากเป็นภาษาที่มีความยืดหยุ่นสูง สามารถเขียนโปรแกรมและใช้งานได้บนเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกประเภทและระบบปฏิบัติการทุกรูปแบบ ในช่วงแรกที่เริ่มมีการนำภาษาจาวามาใช้งานจะเป็นการใช้งานบนเครือข่ายอินเตอร์เน็ต เป็นภาษาที่เน้นการทำงานบนเว็บ แต่ปัจจุบันสามารถสามารถนำมาประยุกต์สร้างโปรแกรมใช้งานทั่วไปได้

นอกจากนี้ เมื่อเทคโนโลยีของการสื่อสารก้าวหน้าขึ้น จนกระทั่งเครื่องคอมพิวเตอร์ปาล์มท็อป หรือ แม้แต่โทรศัพท์เคลื่อนที่สามารถเชื่อมต่อเข้าสู่ระบบอินเตอร์เน็ตและใช้งานระบบเวิลด์ไวด์เว็บได้ ภาษาจาวาก็สามารถสร้างส่วนที่เรียกว่า “แอปเพล็ต” (Applet) ให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่กล่าวข้างต้น เรียกใช้งานจากเครื่องที่เป็นแม่ข่าย (Server) ได้

9)  ภาษาเดลฟาย (Delphi)

เป็นภาษาที่ได้รับความนิยมภาษาหนึ่ง แนวคิดในการเขียนโปรแกรมภาษาเดลฟายเหมือนกับแนวคิดในการเขียนโปรแกรมภาษาวิชวลเบสิก คือเป็นการเขียนโปรแกรมเชิงจินตภาพ แต่ภาษาพื้นฐานที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมจะเป็นภาษาปาสคาล  ในการเขียนโปรแกรมเชิงจินตภาพนี้มีคอมโพเนนต์ (Component) ที่สามารถใช้เป็นส่วนประกอบเพื่อสร้างส่วนติดต่อผู้ใช้ที่เป็นแบบกราฟิก ทำให้ซอฟต์แวร์ที่พัฒนามีความน่าสนใจและใช้งานง่ายขึ้น การเขียนโปรแกรมด้วยภาษาเดลฟายจึงเป็นที่นิยมในการนำไปพัฒนาเป็นโปรแกรมใช้งานมาก รวมทั้งภาษาปาสคาลเป็นภาษาที่เข้าใจง่าย เหมาะแก่การนำมาใช้สอนเขียนโปรแกรม

4.  การทำงานของโปรแกรมแปลภาษา

ในการประมวลผลโปรแกรมที่เขียนขึ้นด้วยภาษาระดับสูง จำเป็นต้องอาศัยโปรแกรมที่ทำหน้าที่ช่วยในการแปลโปรแกรมภาษาระดับสูงให้เป็นภาษาเครื่อง โปรแกรมแปลภาษาที่ใช้แบ่งออกเป็น 2 ลักษณะ ได้แก่

1)  คอมไพเลอร์ (Compiler)

เป็นโปรแกรมที่ทำหน้าที่ในการแปลโปรแกรมที่เขียนด้วยภาษาระดับสูงที่เรียกกันว่า “โปรแกรมต้นฉบับ” (Source Program) ให้เป็นโปรแกรมภาษาเครื่อง (Object Program) ถ้ามีข้อผิดพลาดเครื่องจะพิมพ์รหัสหรือข้อผิดพลาดออกมาด้วย ภายหลังการแปลถ้าไม่มีข้อผิดพลาด ผู้ใช้สามารถสั่งประมวลผลโปรแกรม และสามารถเก็บโปรแกรมที่แปลภาษาเครื่องไว้ใช้งานต่อไปได้อีก โดยไม่ต้องทำการแปลโปรแกรมซ้ำอีก ตัวอย่างโปรแกรมแปลภาษาแบบนี้ ได้แก่ โปรแกรมแปลภาษาฟอร์แทรน โปรแกรมแปลภาษาโคบอล โปรแกรมแปลภาษาปาสคาล โปรแกรมแปลภาษาซี

2)  อินเทอร์พรีเตอร์ (Interpreter)

เป็นโปรแกรมที่ทำหน้าที่ในการแปลโปรแกรมที่เขียนด้วยภาษาระดับสูงให้เป็นโปรแกรมภาษาเครื่องเช่นเดียวกับคอมไพเลอร์ ความแตกต่างจะอยู่ที่อินเทอร์พรีเตอร์จะทำการแปลและประมวลผลทีละคำสั่ง ข้อเสียของอินเทอร์พรีเตอร์ก็คือถ้านำโปรแกรมนั้นมาใช้งานอีกจะต้องทำการแปลโปรแกรมทุกครั้ง ภาษาบางภาษามีโปรแกรมแปลทั้งสองลักษณะ เช่น ภาษาเบสิก เป็นต้น

Credit : http://krusunanta.net