程序员常说的底层是指什么？
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。
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
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。
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。
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