早期的编程方式
程序如何进入计算机
打孔纸卡 Punched card
插线板 Plugboard
冯诺依曼架构 Von Neumann Architecture
面板编程 Panel programming
商业成功的计算机：Altair 8800
早期计算机如何编程？打孔纸卡 -> 插线板 -> 面板拔开关。
计算机的原理：
怎么从内存读写数据，执行操作。比如把两个数字加在一起。
简单描述了指令的执行，也就是计算机程序。
程序如何“进入”计算机: 程序需要加载进内存，是计算机科学。（打孔纸卡，插线板，面板拔开关）
打孔纸卡 Punched card
需求：给机器编程，早在计算机出现之前就有了，著名的就是纺织业。如果只想一块红色大桌布，可以直接放红线进织布机，但是如果想要图案怎么办？比如条纹或方格。需要没隔一会，调整一次织布机，因为非常消耗劳动力，所以图案纺织品很贵。
可编程纺织机：每一行的图案由可穿孔纸卡决定，特定位置有没有穿孔，决定了线是高是低。横线是从上 / 从下穿过，为了让每行图案不同，纸片连成长条，形成连续指令。
很多人认为雅卡尔织布机是最早的编程。
事实证明，穿孔纸卡便宜，可靠，也易懂。后面世代中，穿孔纸卡用于 1890 年美国人口普查。例如：一张卡存一个人的信息，比如种族，婚姻状况，子女数量，出生国家等等。针对每个问题，人口普查工作者会在对应位置打孔，当卡片插入汇总机，孔会让对应总和值 +1，可以插入整个国家入口的卡片，在结束后得到各个总值。但是，早期的汇总机不算计算机。因为它们只做一件事：汇总数据。操作是固定的，不能编程。穿孔 纸卡存的是数据，不是程序。之后，这些机器被加强，可以做减，乘，除。甚至可以做一些小决定，决定何时执行某指令。
插线板 Plugboard
为了正确执行不同计算，程序员需要某种控制面板，面板有很多小插孔，程序员可以插电线，让机器的不同部分，互相传数据和信号。因此也叫“插线板”。但是，这意味着，运行不同程序要重新接线。所以到了 1920 年代，控制面板变成了可拔插。让编程更方便，可以给机器插入不同程序。比如，一个插线板算销售税，另一个算工资单。但给插线板编程很复杂。用插线板编程，不只在机电计算机流行，世上第一台通用电子计算机，ENIAC，完成于 1946 年。用了一大堆插线板。
程序在纸上设计好之后，给 ENIAC 连线，最多可能花三个星期。因为早期计算机非常昂贵，停机几个星期只为了换程序，完全无法接受，急需要更快，更灵活的新方式来编程。
幸运的是，到 1940 年代晚期 1950 年代初。内存变得可行，价格下降，容量上升。与其把程序存在插线板，存在内存变得可行，这样易于修改，方便 CPU 快速读取。这类机器叫“存储程序计算机”。
冯诺依曼架构
如果内存足够，不仅可以存要运行的数据，还可以存程序需要的数据。包括程序运行时产生的新数据。程序和数据都存在一个地方，叫“冯诺依曼结构”。将指令和数据混合存放到内存，穿孔纸片和插线板，都是分开。
冯诺依曼曾过：我在思考比炸弹重要得多的东西计算机。
冯诺依曼计算机的标志是，一个处理器（有算术逻辑单元）+ 数据寄存器 + 指令寄存器 + 指令地址寄存器 + 内存（负责存数据和指令）。
第一台冯诺依曼架构的“存储程序计算机”，由曼彻斯特大学于 1948 年建造完成，绰号“宝宝”。
虽然有内存很棒，但程序和数据，依然需要某种方式输入计算机，所以用穿孔纸卡。
到 1980 年代，几乎所有的计算机都有穿孔纸卡读取器，可以吸入一张卡片，把卡片内容写进内存，如果放了一叠卡片，读取器会一个个写进内存。一旦程序和数据写入完毕，电脑会开始执行。即便简单程序也有几百条指令，要用一叠纸卡来存。
用纸卡的最大型程序是美国空军的 SAGE 防空系统，于 1955 年完成，据称顶峰时期，雇佣了世上 20% 程序员。
主控制程序用了 62500 张穿孔纸片，等同于大约 5MB 的数据。穿孔纸卡不仅可以往计算机放数据，还可以取出数据，程序运行到最后，结果可以输到纸卡上，方式是打孔。然后人可以分析结果，或者再次放进计算机，做进一步计算。
穿孔纸卡的亲戚是纸带，基本是一回事，只不过更连续，不是一张张卡。
现在存储的方式，硬盘，只读光盘，DVD，U 盘等等。
面板编程 Panel programming
与其插一堆线到插线板，可以用一大堆开关和按钮，做到一样的效果。面板上有指示灯，代表各种函数的状态和内存中的值。
50 和 60 年代的计算机，一般都有这样巨大的控制台。很少有人只用开关来输入一整个程序，但技术上是可行的，早期针对计算机爱好者的家用计算机，大量使用了开关。因为大多数家庭用户负担不起昂贵的外围设备，比如穿孔纸卡读取器。
第一款取得商业成功的家用计算机是 Altair 8800 有两种版本可以买：
预先装好的整机
需要组装的组件
为了给 8800 编程，要拨动面板上的开关。输入二进制操作码，然后按“存储键”把值存入内存。然后会到下一次内存位置，可以再次拨开关，写下一个指令，重复这样操作。(初代 plc 原型)
把整个程序都写入内存之后，可以推动开关，回到内存地址 0，然后按运行按钮，灯会闪烁。
不管是插线板，开关或穿孔纸卡。早期编程都是专家活，不管是全职还是技术控，都要非常了解底层硬件。比如 操作码，寄存器等，才能写程序。所以编程很难，很烦。哪怕工程师和科学家都无法完全发挥计算机的能力，需要一种更简单方式，告诉计算机要做什么。一种更简单的编程方式。
编程语言的发展史
编程：二进制 -> 助记符(汇编器) -> A-0(编译器) -> FORTRAIN
二进制写程序，先纸上写伪代码，手工转二进制。
用“助记符”写代码 (LOAD 14) 为了把助记符转二进制，汇编器诞生（Assembler）
哈佛 1 号计算机首批程序员，海军官员。（葛丽丝●霍普 Grace Hopper）
Grace 设计了编程语言 A -0
Grace 1952 年做了第一个编译器（Compiler）, 实现 A -0
变量（Variables）
FORTRAIN
COBOL
新语言 1960 年代：ALGOL, LISP, BASIC1970 年代：Pascal C, Smalltalk1980 年代：C++, Object-C, Perl1990 年代：Python, Ruby, Java
组成计算机的物理组件：比如电，电路，寄存器，RAM, ALU, CPU。
在硬件层面编程非常麻烦，所以程序员想要一种更通用的方法编程。一种“更软的”媒介：软件。
第一条指令在内存地址 0: 0010 1110。前 4 位操作码，简称 OPCODE 对于这个假设 CPU，0010 代表 LOAD A 指令：把值从内存复制到寄存器 A。后 4 位是内存地址，1110 是十进制的 14。所以这 8 位表达的意思是：读内存地址 14，放到寄存器 A。
只是用了两种不同语言，可以想成是英语和摩尔斯码的区别。“hello”->“…. . .-.. .-.. —”是一个意思：“hello”
只是编码方式不同，英语和摩尔斯码的复杂度也不同，英语有 26 个字母以及各种发音。摩尔斯码只有“点”和“线”但它们可以传达相同的信息，计算机语言也类似。
计算机能处理二进制，二进制是处理器的“母语”。事实上，它们只能理解二进制。这叫“机器语言”或“机器码”。
二进制写程序
在计算机早期阶段，必须用机器码写程序。具体来讲，会先在纸上写一个“高层次版”的伪代码（PSEUDO-CODE）。例如：从内存取下一个销售额，然后加到天，周，年的总和，然后算税。
写好伪代码后，用“操作码表”把伪代码转成二进制机器码，翻译完成后，程序可以喂入计算机并运行。
助记符
在 1940~1950 年代，程序员开发出一种新语言，更可读，更高层次。每个操作码分配一个简单名字，叫“助记符”（MNEMONICS）。“助记符”后面紧跟数据，形成完整指令。与其用 1 和 0 写代码，程序员可以写“LOAD A 14”。