编程之路（一）：c语言的出现
我们都知道C语言程序会被编译为汇编语言程序，然后会被执行，实际执行时，是将汇编语言程序通过汇编器转换为机器指令才能执行。想想在没有C语言、汇编语言的时候，程序员的编程只能是通过一堆 0 和 1 的组合、编写来实现，也就是机器语言的编程，而描述机器语言的规则（0/1组合的协议）有一个统一名称：指令集架构 Instruction Set Architecture（ISA）
ISA
简介
什么是指令集架构？
指令集体系结构（ISA）是计算机抽象模型的一部分，它定义了软件如何控制 CPU。ISA充当硬件和软件之间的接口，指定处理器能够做什么以及如何做。
ISA 是用户能够与硬件交互的唯一途径。它可以被视为程序员手册，因为它是机器的一部分，对汇编语言程序员、编译器编写者和应用程序程序员来说都是可见的。
ISA 定义了：支持的数据类型、寄存器、硬件如何管理主存、关键功能（如虚拟内存）、微处理器可以执行的指令以及多个 ISA 实现的输入/输出模型。ISA 可以通过添加指令或其他功能，或者通过添加对更大地址和数据值的支持来扩展。
参考：
GLOSSARY-Instruction Set Architecture (ISA)
LCSO-What is instruction set architecture
为什么需要了解ISA？
从定义我们知道 ISA 是软件与硬件之间沟通的桥梁，是 CPU 厂商提供给我们的支持的功能说明，软件程序实际执行还是会回归到硬件、回归到 CPU，汇编程序经汇编器生成的机器指令也都必须符合特定平台的 ISA 规则才能执行。如上所述，了解 ISA 可以帮助我们更好的理解编译器的输出，编写更高效的代码。我们可以把 ISA 看作是所有编程语言的始祖，是所有程序员应必备的开发手册。
分类
ISA 指令集主要分为两种类型：复杂指令集 CISC（Complex Instruction Set Computer）、精简指令集 RISC（Reduced Instruction Set Computer）
CISC 指令集内部执行时会被拆分为更细粒度的指令执行，提供的功能也更加定制化、强大，可能一条指令就能实现复杂的操作，RISC 则更加精简。
Characteristics of RISC
Relatively few instructions.
Relatively few addressing modes.
Memory access is limited to load and store instructions.
All operations are done within the registers of the CPU.
Fixed-length, easily decoded instruction format.
Single-cycle instruction execution.
Hardwired rather than microprogrammed control.
A relatively large number of registers in the processor unit.
Use of overlapped register windows to speed-up procedure call and return.
Efficient instruction pipeline.
Compiler support for efficient translation of high-level language programs into machine language programs.
Characteristics of CISC
A larger number of instructions – typically from 100 to 250 instructions
Some instructions that perform specialized tasks and are used infrequently
A large variety of addressing modes – typically from 5 to 20 different modes
Variable-length instruction formats
Instructions that manipulate operands in memory
RISC 阵营的典型代表是ARM，CISC 阵营的典型代表是Intel
有关这两种类型之间的详细对比，参考：Difference Between RISC and CISC
要选择一个平台进行深入了解的话，这里推荐 Intel 平台，因为 CISC 类型提供的指令功能更加强大，加上 Intel 目前也较为常用，这样可以通过 Intel 平台提供的开发手册进行详细分析。
Intel开发手册下载：Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer Manuals
汇编语言简介
面对一堆只有 0 和 1 的代码，机器语言程序的编写既繁琐又不容易理解、维护，因此为了方便开发，降低理解难度，发展出了汇编语言，以助记符的形式提升开发效率。我们可以将汇编语言看作一张映射 Hash 表，汇编器实际做的工作就是将助记符与具体机器指令之间进行对应、转换。
站在 CPU 的角度，我们可以想象 ISA、汇编程序 无非都是操作的 CPU 和 内存，CPU提供控制、计算的作用，内存 则是 CPU 的数据来源。一条计算机指令，包括了要操作的目的、要操作的对象，分别对应指令中的 操作码 和 操作数。对数据的操作指令会有以下一些类型：
移动：内存 -> CPU、CPU -> 内存
运算：+、-、*、/
移位、逻辑运算
……
汇编语言中的操作码包括 mov、add、sub 等命令，同时我们需要知道操作内存时候具体的大小，内存寻址的最小单位是 1 byte，以 mov 举例，movw、movl、movq 分别对应 2、4、8 个字节的内存空间移动操作。
C语言的引入
汇编语言的使用，要求开发人员熟悉内存操作的具体单位、并且需要知晓 CPU 中寄存器的分类、应用细节，对程序员要求较高，开发也不方便。因此在汇编的基础上，又进行一次抽象，屏蔽掉诸多细节，让语言符合人类的认知。
设计这样一门语言，具体包括如下需求要点：
设计类型系统，屏蔽对内存单元大小的访问；
定义符号，抽象对数据的操作，比如使用 +、-、*、/ 来替换具体操作指令；
添加语言自身的特性。
这些设计需求，就是汇编语言上层更高级语言的由来，而基于此，C语言完成了对汇编语言最纯粹的抽象：实现了自己的类型系统，定义了支持的符号，并没有自己其他任何的特性。
小结
本篇重点介绍了 ISA 的概念以及分类，同时基于此介绍汇编语言、C语言的由来，知其所以然，才能更好地去学习、掌握上层的语言。