低級言語と高級言語を分かりやすく学ぼう - ITの全てを、分かりやすく、楽しく学ぼう

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低級言語と高級言語を学ぶとできること・身につくスキル

こんにちは、みなさん！ライターのイットです。今日は、プログラミングの世界で重要な概念である「低級言語と高級言語」について一緒に学んでいきましょう。難しそうに聞こえるかもしれませんが、大丈夫です！一緒に頑張りましょう！

コンピュータの動作原理を深く理解できる：低級言語と高級言語の違いを知ることで、コンピュータがどのように命令を解釈し実行するのかが分かるようになります。これは、より効率的なプログラムを書くための基礎となります。
プログラミング言語の選択眼が養える：様々なプログラミング言語の特徴を理解することで、目的に応じて最適な言語を選べるようになります。これは、プロジェクトの成功率を高める重要なスキルです。
ソフトウェア開発の全体像が見えるようになる：低級言語から高級言語まで理解することで、ソフトウェア開発のプロセス全体を把握できます。これは、大規模なプロジェクトでのコミュニケーションや問題解決に役立ちます。

低級言語と高級言語の使われ方

組み込みシステムの開発：家電製品や自動車の制御システムなど、ハードウェアに近い部分のプログラミングには低級言語が使われることがあります。
Webアプリケーションの開発：ユーザーインターフェースやサーバーサイドの処理など、多くのWebアプリケーションは高級言語で開発されています。
データ分析や機械学習：大量のデータを扱う分野では、Python、R、Juliaなどの高級言語が広く使われています。

例えるなら言葉の進化

低級言語と高級言語の関係を、人類の言葉の進化に例えてみましょう。

まず、原始時代を想像してください。人々は単純な身振りや短い音声で意思疎通をしていました。これが「低級言語」です。直接的で、機械（この場合は脳）が理解しやすいけれど、複雑な概念を伝えるのは難しいですね。

時代が進むにつれて、言葉はどんどん豊かになっていきました。文法が生まれ、抽象的な概念を表現できるようになりました。これが「高級言語」です。人間にとって理解しやすく、複雑な思考も伝えられます。

でも、この「高級言語」を理解するには、脳内で「低級言語」に翻訳する必要があります。つまり、私たちの脳が「コンパイラ」の役割を果たしているんです。

プログラミングの世界も同じです。低級言語は機械が直接理解できる言語、高級言語は人間が理解しやすい言語。そして、高級言語で書かれたプログラムは、コンピュータが理解できるように低級言語に変換されるのです。

低級言語と高級言語を分かりやすく解説

さて、ここからは低級言語と高級言語について、もう少し詳しく見ていきましょう。

低級言語とは？

低級言語は、コンピュータが直接理解できる言語です。主に機械語とアセンブリ言語があります。

機械語：これは0と1の羅列で表される、コンピュータにとって最も基本的な言語です。例えば、「10110000 01100001」という機械語は、特定のCPUに対して「aという文字を表示せよ」という命令になります。

アセンブリ言語：機械語を人間が少し読みやすくした言語です。例えば、「MOV AL, 61h」という命令は、「ALレジスタに61h（16進数で'a'を表す）を移動せよ」という意味になります。

低級言語の特徴：

コンピュータが直接理解できる
実行速度が速い
ハードウェアを直接制御できる
人間にとっては理解や記述が難しい

高級言語とは？

高級言語は、人間にとって理解しやすく、書きやすい言語です。C、Java、Python、JavaScriptなどが代表的です。

例えば、「Hello, World!」と画面に表示するプログラムを、いくつかの高級言語で書いてみましょう。

Python：

print("Hello, World!")

JavaScript：

console.log("Hello, World!");

Java：

public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { System.out.println("Hello, World!"); } }

高級言語の特徴：

人間にとって理解しやすい
複雑なプログラムを比較的簡単に書ける
多くの場合、複数のプラットフォームで動作する
実行前に低級言語に変換する必要がある

低級言語と高級言語の関係

高級言語で書かれたプログラムは、そのまま実行することはできません。コンピュータが理解できるようにするために、低級言語に変換する必要があります。この変換プロセスをコンパイルと呼びます。

コンパイルの手順：

プログラマーが高級言語でプログラムを書く
コンパイラがそのプログラムを機械語に変換する
変換された機械語のプログラムが実行される

ただし、PythonやJavaScriptなどのインタプリタ言語では、コードを一行ずつ解釈しながら実行します。これにより、開発速度が速くなる反面、実行速度は少し遅くなります。

より低級言語と高級言語を知るために

低級言語と高級言語について、さらに理解を深めていきましょう。

低級言語のメリットとデメリット

メリット：

実行速度が速い：機械が直接理解できるため、処理が高速です。
メモリ効率が良い：必要最小限のメモリしか使用しません。
ハードウェア制御が可能：デバイスを直接制御できます。

デメリット：

プログラミングが難しい：0と1や難解な命令を扱うため、習得に時間がかかります。
可読性が低い：人間には理解しづらいコードになります。
移植性が低い：特定のハードウェアに依存するため、他の環境で動作させるのが難しいです。

高級言語のメリットとデメリット

メリット：

プログラミングが容易：人間の言語に近いため、習得しやすいです。
可読性が高い：コードの意図が理解しやすいです。
移植性が高い：多くの環境で動作させやすいです。

デメリット：

実行速度が比較的遅い：低級言語に変換する過程があるため、処理速度が落ちます。
メモリ効率が劣る：自動的にメモリ管理を行うため、余分なメモリを使用することがあります。
ハードウェア制御が難しい：直接ハードウェアを制御することが難しい場合があります。

プログラミング言語の階層

プログラミング言語は、低級から高級まで、いくつかの階層に分けることができます。

機械語：最も低レベルの言語。0と1の羅列。
アセンブリ言語：機械語を人間が読みやすくしたもの。
低水準言語：C言語など、ハードウェアを意識しながらプログラミングできる言語。
中水準言語：C++、Javaなど、オブジェクト指向プログラミングが可能な言語。
高水準言語：Python、Ruby、JavaScriptなど、より抽象度の高い言語。
超高水準言語：SQLなど、特定の目的に特化した言語。

これらの階層を理解することで、各言語の特性や用途をより深く把握できるようになります。プログラミングの世界は広大で、常に進化しています。低級言語と高級言語の基礎を理解することは、この広大な世界を探検するための重要な第一歩なのです。

プログラミング言語の歴史は、コンピュータの発展と密接に関わっています。1940年代、最初のコンピュータは機械語でプログラミングされていました。1950年代には、アセンブリ言語が登場し、プログラミングが少し楽になりました。その後、FORTRAN、COBOL、BASIC、C、C++、Java、Pythonなど、次々と新しい言語が生まれ、プログラミングはより人間に寄り添ったものになっていきました。この進化は、コンピュータをより多くの人々が使いこなせるようにする重要な役割を果たしたのです。

Q：低級言語と高級言語、どちらを学ぶべき？

A：初心者の方には、高級言語から始めることをおすすめします。Python、JavaScript、Rubyなどの高級言語は、文法が比較的シンプルで、プログラミングの基本概念を学びやすいからです。これらの言語を使いこなせるようになってから、C言語などの低水準言語に挑戦するのがいいでしょう。ただし、将来的にはどちらも理解しておくことが望ましいです。低級言語の知識は、コンピュータの仕組みを深く理解するのに役立ちますし、高級言語のスキルは、効率的にプログラムを作成する上で欠かせません。目的に応じて適切な言語を選択できる力を身につけることが、優れたプログラマーへの道となります。