計算機的工作體現為執行程序，用戶用某種程序設計語言編寫程序，計算機則執行與此相對應的機器代碼。本章將簡要介紹有關的基本概念，即指令、語言與程序的基本結構，這方麵的內容體現了計算機中程序信息的表示方法。
3.1概述
在第二章中已討論了計算機所處理的對象，即數據。為了讓計算機按要求進行數據處理，還需要向它提供有關的控製命令信息。在介紹“存儲程序”這個重要概念時，我們曾經這樣描述計算機的工作過程：事先編好程序，輸入到計算機的存儲器中，啟動計算機自動連續地執行程序。程序是人對計算機發出的命令信息，它體現了我們要求計算機實現的某種算法，即要求計算機按照某種步驟去工作，每一步執行什麼操作。當然，程序不一定將每一步都規定得很死，它可能要求計算機在某一時刻進行某種判斷，再根據判斷的結果，決定下麵的工作任務與步驟。例如判斷A=B-如果相等，下麵做什麼？如果不等，下麵又該做什麼？
編製程序時，首先要考慮一個問題，即采取什麼形式，按什麼規定去描述要求計算機做的工作，也就是如何描述算法及其實施過程。既要讓編製程序的人感到方便，又必須最終能為計算機識別，並能由硬件將它轉換為具體的控製命令。這好比人們之間，需要用某種語言去表達自己的意思，如果對方聽不懂你所使用的那種語言，就得找個翻譯。因此我們將編製程序時所約定的某種表示方法與有關規則，稱為一種“程序設計語言”，簡稱為語言。這種語言也有語句，語句由單詞組成，組成時有一定的語義與語法規則。
前麵已經提出了一個矛盾：既要讓機器“看”得懂，又要讓人編程方便。計算機硬件所能直接識別的是二進製形式的數字代碼，而對人來說，最方便的是自然語言，即我們在日常生活中廣泛使用的語言。二者相距甚遠。這個矛盾至今尚未得到理想的解決，迄今為止，基本上是采取分級的辦法，計算機硬件直接識別與處理的是一種機器語言，而人們編製程序使用的是某種程序設計語言。工作時，讓計算機執行一種解釋程序來解釋執行程序設計語言；或者先運行一種編譯程序，將整個用高級程序設計語言編寫的程序，翻譯為機器語言描述的代碼，再加以執行。
機器語言與計算機硬件關係密切，每種機器有自己的一套機器語言，不同機種之間，機器語言不能通用。在設計計算機時，首先為這種計算機擬定一套指令係統，規定該計算機可以識別並執行哪些指令，這些指令的集合叫做該機的指令係統。指令係統是計算機硬件與軟件之間的界麵，硬件設計的任務，是使所設計的硬件體係能夠識別與執行所規定的指令係統；而機器語言就是數字代碼化的指令序列，程序最終是這些指令的組合，所以指令係統又是編製程序的最終基礎。
為了便於使用，將機器語言的代碼用符號表示，稍加擴展，稱為彙編語言。這是一種可直接用來編寫程序的程序設計語言。但一種彙編語隻能應用於某種計算機，因它與機器本身的屬性緊密相關，所以仍屬機器語言的範疇。
更高級的程序設計語言，應該是比較通用的，與機器屬性相分離，能應用於各種計算機，它們的語義與語法也更接近自然語言。現在已出現了許多種程序設計語言，它們各具特色。有的適於數學計算，有的適於過程控製，有的適於數據處理，有的適於邏輯分析與推理……。通用語言大多適於程序設計員使用，功能較全，規定較嚴謹，而專用語言一般比較簡單，但易於掌握，適於非計算機專業的人員使用，可用於某種專門領域。
許多程序是比較複雜的，可能需要許多語句。為了編製程序時有一清晰的思路，讓整個程序有個合理的結構，也使所編的程序能為別人看得懂，便於維護，常在編程之前擬定一種程序框圖。程序框圖是程序的粗略描述形式，而用程序設計語言語句構成的程序，則是程序編製的結果，經過翻譯解釋形成的數字代碼（常稱機器代碼），是計算機最終執行的依據，這些是在不同層次對程序信息的不同描述形式。
本章將分層次簡要介紹幾種語言形式與程序形態，其目的是，讓讀者對計算機中各類信息的表示形式與工作原理，有一個整體概念，有關程序設計的知識將由專門課程介紹。
3.2機器指令的基本形態
一、指令與指令係統
規定計算機操作類型及操作數地址的一組代碼，稱為“指令”。一條指令所描述的操作信息，是可由計算機硬件直接執行的操作。一台計算機全部指令的集合，稱為這種計算機的指令係統。
假定要求計算機實現運算式+W-E）-F=-
在高級程序設計語言中，這樣一個算式可以用一條語句來描述。但是計算機硬件一般還不能直接識別這樣複雜的算式，還需要分成加、減、乘、除等基本運算，一步步地執行。相應地一條指令所能表達的操作往往限於四則運算一類的規模，計算機每次隻能執行一條指令，要執行若幹條指令（一個程序段）後，才能完成一次比較複雜的處理。