Компьютер представляет собой интегрированный на­бор алгоритмов и структур данных, способный хранить и выпол­нять программы. Компьютер может быть создан как реальное физическое устройство, которое называют просто компьютером. Но он также может быть построен с помощью программ, выполняемых на каком-то другом компьютере, тогда он называется программно-моделируемым или виртуальным компьютером, состоящим частич­но из аппаратуры и частично из программного обеспечения.

Подавляющее большинство программ пишется на языках про­граммирования высокого уровня, существенно отличающихся от машинного языка реального компьютера. Теоретически можно создать аппаратный компьютер, использующий некий язык высо­кого уровня в качестве машинного, но это было бы очень сложно и дорого. К тому же он был бы крайне негибким, поскольку такой компьютер сложно (хотя и можно) использовать совместно с дру­гими языками высокого уровня. Более практичное решение - аппаратно реализовать язык очень низкого уровня, что обеспечит вы­полнение наиболее распространенных элементарных операций и снабдить компьютер дополнительным программным обеспечени­ем для взаимодействия с программами, написанными на языках высокого уровня.

Поэтому возникает вопрос: как организовать выполнение таких программ на конкретном компьютере? Для этой задачи существует два основных решения.

Трансляция (компиляция). Это метод перевода программ, написанных на языках высокого уровня, в эквивалентные програм­мы на машинном языке используемого компьютера. После этого интерпретатор, встроенный в аппаратную часть микропроцессора, непосредственно выполняет оттранслированную в машинный код программу. Преимущество этого метода - очень быстрое выполне­ние программы после завершения процесса трансляции.

Транслятор - это языковой процессор, который воспринимает программы на некотором исходном языке в качестве входных дан­ных, а на выходе выдает эквивалентные по своей функционально­сти программы, но уже на другом, так называемом объектном язы­ке (который также может быть произвольного уровня).

Ассемблер - это транслятор, у которого исходным языком явля­ется символическое представление машинного кода (ассемблер), а объектным языком является некая разновидность машинного языка какого-либо реального компьютера.

Компилятор — транслятор, для которого исходным является язык высокого уровня, а его объектный язык близок к машинному языку реального компьютера. Это либо язык ассемблера, либо какой-нибудь вариант машинного языка. Например, программы на языке С компилируются, как правило, в программы на языке ассемблера, ко­торые затем транслируются ассемблером в машинный язык.

Компоновщик (редактор связей) - это транслятор, у которого исходный язык состоит из программ на машинном языке в пере­мещаемой форме и таблиц данных, указывающих те точки, в кото­рых перемещаемый код должен быть модифицирован, чтобы стать выполняемым. Объектный язык состоит из готовых к выполнению машинных команд. Задачей компоновщика является создание еди­ной выполняемой программы, в которой используются согласован­ные адреса, как показано в таблице.

Препроцессор (макропроцессор) - это транслятор, исходный язык которого является расширенной формой какого-либо языка высокого уровня (например, Java или C++), а объектный язык — стандартной версией этого языка. Объектная программа, созданная препроцессором, готова к трансляции и выполнению обычными процессорами исходного стандартного языка.

Главным недостатком трансляции является потеря информации о программе. Если в программе есть ошибка, то часто трудно опре­делить, какой из операторов программы на исходном языке выпол­нялся и какие объекты данных использовались в нем. Кроме того, поскольку оператор на языке высокого уровня содержит гораздо больше информации, чем команда машинного языка, то исполняе­мая форма программы занимает в памяти гораздо больше места.

Интерпретация (программная имитация). Это метод, когда при помощи программы (интерпретатора), выполняемой на аппа­ратном компьютере, создается виртуальный компьютер с машин­ным языком высокого уровня. Интерпретатор декодирует и выпол­няет каждый оператор программы на языке высокого уровня в со­ответствующей последовательности и производит вывод резуль­тирующих данных, определяемый этой программой.

Достоинство этого подхода - легкость реализации многих опе­раций отладки на уровне исходной программы, поскольку все со­общения об ошибках, возникающих в процессе выполнения, могут ссылаться на исходные модули программы.

Однако за это приходится расплачиваться необходимостью многократно декодировать один и тот же оператор, если он, на­пример, встречается в цикле или часто вызываемой подпрограмме, что существенно снижает скорость выполнения интерпретируемых программ (в 10... 100 раз).