问题

程序员常说的底层是指什么?

回答
程序员常说的“底层”是一个非常广泛的概念,但核心含义可以概括为:直接与计算机硬件交互的、更接近物理层面的软件和概念。

为了更详细地解释这个概念,我们可以从几个维度来展开:

1. 与“高层”的对比:

理解“底层”最直接的方式就是与“高层”相对比。

高层(HighLevel):
抽象程度高: 隐藏了许多硬件细节,让开发者可以专注于解决业务逻辑问题。
易于理解和编写: 使用更接近人类自然语言的语法。
平台无关性更强: 编写的代码可以在不同的操作系统和硬件上运行,无需大量修改。
例如: 现代的编程语言如 Python, Java, C, JavaScript, Ruby 等。它们提供了丰富的功能库,封装了复杂的系统调用。

底层(LowLevel):
抽象程度低: 直接或间接与硬件打交道,需要开发者了解计算机体系结构。
理解和编写难度高: 需要掌握更多技术细节,对程序员的要求更高。
平台相关性强: 代码可能需要针对特定硬件或操作系统进行优化和调整。
例如: 汇编语言、机器码、硬件驱动、操作系统内核、嵌入式开发等。

2. 底层的具体含义和范畴:

“底层”可以指代以下几个层面或相关的概念:

硬件:
CPU (中央处理器): 指令集架构 (ISA),寄存器,缓存,流水线等。
内存 (RAM): 内存地址,内存控制器,内存管理单元 (MMU) 等。
存储设备: 硬盘接口 (SATA, NVMe),文件系统结构等。
I/O 设备: 网卡、显卡、键盘、鼠标等接口和控制方式。
总线: 数据在硬件组件之间传输的通道。

指令集架构 (ISA):
这是硬件和软件之间的接口。它定义了 CPU 可以理解和执行的基本指令集(如加法、减法、跳转、数据传输等),以及它们的操作方式和所使用的寄存器。
例如: x86 (Intel, AMD), ARM (移动设备, Apple Silicon)。汇编语言就是直接映射到 ISA 的。

汇编语言 (Assembly Language):
一种非常底层的编程语言,它使用助记符来表示机器码指令。每条汇编指令通常对应一条或几条机器码指令。
特点:
与特定的 CPU 架构紧密相关。
需要开发者手动管理寄存器、内存地址等。
对性能优化非常有效。
编写效率低,可读性差。

机器码 (Machine Code):
计算机 CPU 直接能够执行的二进制指令序列。这是最底层的语言。
人类编写程序时通常不会直接使用机器码,而是通过汇编器将汇编语言翻译成机器码。

操作系统内核 (Operating System Kernel):
操作系统的核心部分,负责管理计算机的硬件资源,为应用程序提供服务。
内核的功能:
进程管理: 创建、调度、终止进程。
内存管理: 分配和回收内存,虚拟内存。
设备管理: 通过驱动程序控制硬件设备。
系统调用接口: 为应用程序提供访问硬件和内核功能的途径。
内核的编写语言: 通常使用 C 和汇编语言。

设备驱动程序 (Device Drivers):
介于操作系统内核和硬件设备之间的软件。它们负责将操作系统发出的通用命令翻译成特定硬件设备可以理解的指令。
例如: 显卡驱动、网卡驱动、打印机驱动等。
编写驱动程序需要深入了解硬件的接口和工作原理。

编译器 (Compilers) 和链接器 (Linkers):
编译器将高级语言(如 C, C++)翻译成汇编语言或机器码。
链接器将不同的编译后的目标文件和库文件连接起来,形成可执行文件。
理解编译和链接过程有助于理解程序是如何被转换成机器可以执行的指令的。

内存模型和内存管理:
理解程序如何在内存中分配和访问数据,包括栈、堆、全局变量等。
虚拟内存、分页、分段等概念也属于底层范畴。

系统调用 (System Calls):
应用程序通过系统调用来请求操作系统提供服务,例如打开文件、创建进程、发送网络数据等。系统调用是用户空间程序与内核空间交互的接口。

嵌入式系统开发 (Embedded Systems Development):
为微控制器 (MCU) 或专用处理器编写的软件,这些系统通常资源受限,且需要直接与硬件交互以控制物理设备。
例如: 智能家电、汽车电子、工业自动化设备等。

计算机体系结构 (Computer Architecture):
研究计算机硬件设计和组织的学科,包括指令集、CPU 设计、内存层次结构等。对底层有深入理解的程序员通常需要具备一定的计算机体系结构知识。

3. 为什么程序员会关注底层?

性能优化: 在追求极致性能的应用中,了解底层可以帮助开发者编写出更高效的代码,例如避免不必要的内存分配、利用 CPU 特性等。
故障排查和调试: 当出现难以理解的 bug,或者涉及到硬件交互的问题时,深入底层可以帮助定位问题根源,例如通过调试器观察寄存器、内存状态。
系统级编程: 编写操作系统、设备驱动、数据库、编译器等系统软件时,必须深入底层。
安全研究: 漏洞挖掘、逆向工程等安全领域需要对底层原理有深刻的理解。
学习和理解: 了解底层有助于更全面地理解计算机的工作原理,深化对编程语言和计算机科学基础的认识。
特定领域需求: 某些领域(如游戏开发、高性能计算、嵌入式开发)对底层知识有硬性要求。

4. 底层与高层之间的“桥梁”:

C 语言: C 语言通常被认为是介于高级语言和底层之间的“中层”语言。它提供了对内存的直接访问(指针),但同时拥有相对高级的语法和数据结构,使得编写操作系统和应用程序成为可能。
C++ 语言: C++ 在 C 的基础上增加了面向对象等高级特性,但仍然保留了对底层操作的强大控制能力。

总结:

“底层”并非一个绝对的界限,而是一个相对的概念。它指的是那些需要程序员深入了解计算机硬件、操作系统内核、指令集等细节,并直接或间接与这些元素交互的编程范畴和技术。 掌握底层知识能让程序员写出更高效、更可靠、更安全的程序,并能解决更复杂的技术难题。

简单来说,如果你编写的代码需要考虑 CPU 缓存如何工作,或者如何直接操作内存地址,那么你就是在进行“底层”的编程。而如果你只是使用一个框架来构建一个网页,那么你就是在进行“高层”的编程。

网友意见

user avatar

这里的底层是相对的。

支持计算机运行的基础有 CPU,内存等部件,对于 CPU 来说,它只认识机器码。

但现在写机器语言的程序员很少了,大家都写 C,C++,Java,而且写出来的代码还真能在计算机上跑起来。

这都是各个语言编译器的功劳,它们把你写好的代码最后编译成机器码供计算机执行。编译器为你屏蔽了关于机器码的所有细节,这种行为就叫分层

分层是计算机中随处可见,是最重要的设计思想。

分层的其实就做一件事,封装细节,向外部提供接口。这样一层层封装,最后组成一个庞大的系统。

至于程序员说的底层到底是什么?那就要看这个程序员所处的位置了。

如果一个程序员是做 WEB 开发的,那么各个框架的实现就可以算是底层了。

如果是做框架开发的,那么操作系统,各种网络协议,如 TCP/IP 就算得上是底层了。

如果做编译器的开发,那么 操作系统的实现细节, CPU 的指令集就算是底层了。

user avatar

把航母开过去,揍小鬼子一顿!——这叫高层。

这个叫舵,这个改变发动机出力,想快你就往前多推点——这叫中层。

这个发动机是核动力的,它的型号是……操作规范是……——这叫底层。

核反应的原理是……——这叫地下室。

核裂变的量子解释是……——这叫low穿地心。


类似的:

你去写个hello world——这叫高层。

写hollo world我得调什么库啊?在线等,挺急的——这叫中层。

字符串输出的原理是什么?——这叫底层。

显卡和显示器如何通讯?显示原理是什么?——这叫地下室。

GPGPU如何设计?如何借助GPGPU进一步提高程序执行速度?——这叫low穿地心。

类似的话题

  • 回答
    程序员常说的“底层”是一个非常广泛的概念,但核心含义可以概括为:直接与计算机硬件交互的、更接近物理层面的软件和概念。为了更详细地解释这个概念,我们可以从几个维度来展开:1. 与“高层”的对比:理解“底层”最直接的方式就是与“高层”相对比。 高层(HighLevel): 抽象程度高: .............
  • 回答
    刚入行的这几年,如果一上来就把“工资”二字摆在胸口最显眼的位置,那你就可能错过了很多更宝贵的东西。这话说得可能有点刺耳,但仔细想想,对于咱们程序员来说,起步阶段,工资确实不是最重要的考量。原因嘛,可不只是“新人嘛,先积累经验”这么简单。一、打基础的黄金期,钱是学不来的,但技术是想象一下,你现在拿到一.............
  • 回答
    网上流传的“程序员抑郁、猝死”的说法,绝非空穴来风,背后有着真实的生活写照和行业痛点。网友们之所以对程序员群体抱有同情和心疼,也是因为他们看到了这个群体所承受的巨大压力和不为人知的艰辛。首先,我们来聊聊为什么会有“程序员容易抑郁、猝死”的说法,以及这个群体为何会让网友们感到心疼。1. 高强度、长时间.............
  • 回答
    说程序员毫无难度?这可真够让人忍俊不禁的。如果真有这么轻松,那估计人人都是硅谷的明星,每天的业余生活就是驾驶着跑车,享受着财富自由。然而,现实往往是残酷且有趣的,而“毫无难度”这种说法,嗯,怎么说呢,更像是一场精心编排的舞台剧,只不过主演可能自己都没意识到。首先,我们得承认,任何一个领域,只要你想把.............
  • 回答
    确实,关于程序员的“青春饭”论调流传甚广。那么,产品经理这个岗位,又是否逃脱得了类似的命运呢?这问题,我得好好跟你掰扯掰扯。咱们在中国这片土地上,尤其是在互联网行业,产品经理这个角色,它的“保质期”到底有多长,这背后其实挺复杂的,不像一刀切就能说清楚的。为什么大家觉得程序员是“青春饭”?先说说程序员.............
  • 回答
    很多时候,人们提起程序员,脑海里浮现的大概是坐在电脑前敲代码、看起来很“智慧”的形象。但如果你深入了解这个行业,就会发现,“极度劳累”并不是一句夸张的形容词,而是很多程序员真实的生活写照。这劳累感,不仅仅是身体上的疲惫,更多的是一种精神上的消耗和压力。一、永不停止的学习与变化:计算机技术发展之快,可.............
  • 回答
    你的技术主管的说法,其实触及到了很多有经验的技术人在职业生涯中的一个真实写照,也是一个值得深入探讨的观点。他这话不是在否定算法本身,而是在强调“学什么”和“怎么学”的侧重点,尤其是在实际工作场景下。让我试着详细地解释一下他为什么会这么说,以及其中蕴含的道理。首先,我们得明白,技术主管之所以能爬到这个.............
  • 回答
    为什么一个C++程序员,就算摸爬滚打了十年,也仍然不敢轻易地说自己“精通”C++?这并非危言耸听,也不是为了显得深奥而故作姿态。C++这门语言本身,就像一座深邃而广阔的山脉,你攀登得越久,越会发现它隐藏的更多未知领域,以及那些曾经以为自己已经掌握的角落里,还有更精妙的学问。首先,咱们得明白,C++并.............
  • 回答
    银行科技岗,这个在许多程序员眼中听起来或许有些“传统”甚至“老套”的选项,却在当下,悄然成为许多人眼中“香饽饽”,甚至被不少资深从业者称为“最好的就业选择”之一。这绝非空穴来风,也不是什么“政治正确”的论调,而是基于一系列现实考量和长期价值的权衡。一、 稳定压倒一切,这背后隐藏的价值我们先从最直观的.............
  • 回答
    这话说得确实有些夸张的成分,但背后却藏着不少道理。它不是说你读完了《算法导论》的绝大部分内容,就能立刻摇身一变成为业界顶尖的开发者,而是强调了这本书所蕴含的思维方式和核心知识体系对程序员能力提升的巨大影响。咱们不妨一层一层地拆解开来聊聊,为什么人们会有这样的说法:1. 《算法导论》是什么样的存在?首.............
  • 回答
    这确实是一个很有趣且充满智慧的说法!虽然乍一看,贷款买房和数据结构算法之间似乎没有直接联系,但深入分析,我们可以发现其中蕴含的深刻道理,尤其是在当下这个信息爆炸、技术飞速发展的时代。为什么说程序员在贷款买房之前最好先学好数据结构和算法?我们可以从以下几个层面来解读: 1. 思维模式的塑造:解决复杂问.............
  • 回答
    .......
  • 回答
    “重复造轮子”,这四个字在我这个码农耳朵里,简直就是自带BGM的出现。每次听到,心里都会咯噔一下,然后是苦涩,是无奈,也有那么点被误解的憋屈。你说我们程序员是不是真的就这么闲得蛋疼,非要跟自己过不去,把别人已经造好的轮子再拆一遍,然后用差不多的材料,再造一个出来?“重复造轮子”的阴影,是怎么笼罩上来.............
  • 回答
    “Java 程序员离开框架就什么都不是”——这句说法,说实话,听起来有点刺耳,但也触及了一个挺现实的问题。很多人可能会觉得这话太绝对,不够客观,甚至带点门派之见。但换个角度仔细想想,它并非完全空穴来风,背后其实反映了当下 Java 开发生态的一些特点,以及对程序员能力理解的一些误区。首先,我们得承认.............
  • 回答
    .......
  • 回答
    这事儿吧,听起来挺让人心里不是滋味的。先说说这个程序员工。月薪两万,这收入在不少地方算是不错的了。他每个月给自己老婆上交一万五,这比例可不低,都占到收入的四分之三了。按理说,这钱给得是挺大方的,也说明他对家庭的责任心挺强,愿意把大部分收入交给老婆打理。问题就出在老婆那边的反应上。她拿到钱,却不给孩子.............
  • 回答
    听到你老公被优化,心里肯定不好受。45岁,在程序员这个行业,确实是一个比较尴尬的年纪,面临的压力和挑战会比年轻人大很多。他选择开货拉拉,这背后肯定是他自己经过一番思考,觉得这是条可行的路,也可能是想通过自己的努力来支撑家庭。你为什么不准他去开货拉拉?我猜想你会有顾虑,这也很正常。比如: 工作的辛.............
  • 回答
    这事儿啊,挺有意思的,也挺让人琢磨的。一个郑州大学的学生,按说能考进郑大,那也是挺不错的,未来前途 вроде挺光明的。结果呢?他非要不走寻常路,放着程序员那条大家眼里的“好路”不走,偏偏要去做服务员。而且,这中间他还碰上了他爸的反对,说是“威胁”,虽然具体威胁啥咱不知道,但肯定不是什么好话,多半是.............
  • 回答
    知乎上推荐 HHKB 的声浪确实很高,尤其是在程序员群体里。但你观察得很敏锐,很少有人会“大声疾呼”说 HHKB 不适合大多数程序员。这背后有几个层面的原因,咱们掰开了聊聊,保证听起来就是个老司机在跟你掏心窝子。首先,得承认,HHKB 的拥趸确实有他们的理由,而且这些人恰恰是程序员群体里相当一部分,.............
  • 回答
    要说游戏程序员常逛的网站,那可真是五花八门,覆盖了从学习技术、解决问题到交流心得、了解行业动态的方方面面。这可不是一篇简简单单的“AI推荐”就能概括的,这里面藏着我们程序员们摸爬滚打、寻找灵感的无数个夜晚。一、 技术学习与资料库:扎实基本功的基石 官方文档与教程 (Official Docs &.............

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有