《像設計電路一樣編程》系列博客文章由陳明計原創，在此特別鳴謝！

　　十九世紀六十年代末的開始的“軟件危機”始終沒有遠離我們。即使像軟件巨頭微軟，也是隔三差五的發布一個新的軟件補丁。

　　與之同時，與計算機相伴相隨的電子工業，也在蓬勃發展，卻從未有過“電子危機”或“硬件危機”的說法。原因很多，但我認為很重要的一點是它們的開發方式引起的。

　　從表面看，電路的開發方法是圖形形式；而軟件的開發方法是文字形式。人對于圖形的理解遠比對對文字的理解來的容易和深刻，所以好書的一個要求就是“圖文并茂”。人越容易理解當然越不容易出錯。因此，現在圖形化編程也是軟件開發的一個研究方向。

　　本人將在業余時間研究一下軟件編程方法，讓編程就像設計電路一樣方便。第一步使用C語言實現，以方便其在嵌入式系統中應用。第二步將用C++實現。在我的估計中，用C++更容易實現這個編程思想。當然，最終需要電腦軟件輔助，這是到整個編程思想基本完成后再做的事情了。

　　此為開博第一篇，寫的較少。關鍵是這臺電腦上資料較少，且業余時間不多。以后可能重寫此篇，或豐富其內容。

　　電路設計與軟件編程的區別

　　高級編程語言可分為命令式語言（Imperative programming language）和聲明式語言（declarative programming language），兩者的編程方法有很大的不同。聲明式語言又可分為函數式語言、邏輯式語言等；而命令式語言可分為馮。諾伊曼式編程語言、腳本編程語言、面向對象編程語言等。目前，軟件編程中命令式語言主導地位，這里將以此為例說明軟件編程與電路設計的區別。

　　電路設計與軟件編程的區別表面上看只是一個圖形形式，一個是文字形式；但實質上有很大的不同。

　　迄今為止，凡是能夠實用的電子計算機都是按照馮·諾依曼提出的結構體系和工作原理來設計制造的，簡而言之，計算機就是存儲程序并按地址順序執行的。其要點如下：

　　* 計算機是按照事先編好的程序執行的；

　　* 計算機的程序被事先輸入到存儲器中，程序運算的結果也被存放在存儲器中；

　　* 計算機能自動連續地完成程序；

　　* 程序運行的所需要的信息和結果可以通輸入/輸出設備完成；

　　計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備與輸出設備所組成。其中最廣泛應用編程語言的C語言（屬于馮。諾伊曼式編程語言）充分表達計算機結構原理。

　　因此，計算機編程實際上是“按步驟解決問題”：把解決問題的方法分成若干的大步驟，每個大步驟又分為若干個小步驟，一直分下去，直到分不可分；然后計算機就按照步驟來一絲不茍的執行。這種“按步驟解決問題”的思路很利于執行，但從步驟中分析解決問題的思路就非常困難了；進而分析程序是否完全符合解決問題的思路也是很困難的。很簡單的例子，網上有大量的教程，很多也是step by step的，但很多人按照教程做，依然無法解決問題。

　　與計算機編程不同，電路是連續工作的，沒有“步驟”一說。數據（電流或電壓）持續的流入一個器件，經過一個器件加工后，又流出這個器件。例如放大器，會只要通電，就會持續不斷的對輸入信號放大，在工作范圍內，輸出信號一直與輸入信號成正比或反比。數字電路同樣如此，例如二輸入與門，其輸出信號時時刻刻是兩個輸入信號的與。即使有時鐘參與的時序數字電路，可認為時鐘也是一個輸入信號，同樣脫離不了上述規律。即使不把時鐘當作輸入信號，時序電路也沒有“步驟”，只是信號處理不再是連續的，而是離散的而已。

　　綜上所述，計算機編程關注的是解決問題的步驟。如果步驟太多（程序規模較大），則編程時很容膝疏忽某些步驟，造成程序隱含的BUG。而電路設計關注的是數據流動，每個器件都對數據進行特定的處理，數據按照指定的方式路徑流過這些器件后，自然就解決了要解決的問題。因此，電路的行為比計算機編程更容易預測，更容易理解，也就更不容易出錯。計算機領域中，硬件發展的速度遠高于軟件發展的速度就很好的證明了這一點。