程式是什麼？程式的運作原理？程式入門圖解
什麼是程式？程式是如何運作的？
想了解這個問題，先從觀察日常可見的音樂盒開始。
暫且拋開令人陌生的專有名詞，用一首曲子的時間，就能知道程式是如何從無到有變出來的，又是如何讓硬體裝置發揮最大的可能性。
目次
前言
本文旨在幫助初次接觸程式或自學的朋友釐清整體概念，希望大家在利用其他內容完整的書籍或網路資源學習時能更順利。
文中所舉的例子在細節上難免有失真或缺少一些知識點，還望見諒。有任何想法歡迎留言。
誰適合閱讀
想學程式，但完全零基礎的人。
剛開始學程式的人或學生。
寫了一陣子程式，但一直覺得程式摸不著、看不到、沒有實體，因此感到困惑的人。
程式是什麼？
想學習程式，如果能先對程式有基本認識，就不容易被細節給迷惑。
那麼，什麼是程式呢？
從英文來看，Google 把 Programming 翻譯成程式設計，而 Program 翻譯成程式、程序、方案、規劃之類的意思。
如果我們換個說法，把「程式」替換成程序、規劃、計劃，是不是好像突然有點理解什麼了？
粗略來說，寫好的程式就像是一個計劃書，裡面描述了所有該做的事情，並且要按照規定好的步驟去執行（這也是程序的意思）。
想像一下，如果有人跟你說：「去幫我買一下蘋果。」這句話可以視作一個程式，裡面包含了一個指令。
如果情況複雜一點，他說：「去幫我買一下蘋果，如果單價低於 10 元就買 10 顆，如果單價高於 10 元就買 5 顆，如果剩下的錢還夠就全部拿去買橘子。」這句話也可以視作一個程式，裡面包含了多個指令跟條件判斷。
上面兩句話是用人類語言描述的，是說給人聽，是一個人對另一個人的「請託」。
而如果希望 CPU （電腦）為我們做點什麼，就需要用程式語言來描述，寫「程式」給 CPU 看，讓 CPU 去執行。
這裡我們可以先簡單下一個結論：
想讓自己以外的人或機器，按照自己的期望去完成一些事而發出的指令，就是程式。
雖然這個說法並不嚴謹，但在入門階段可以先這麼理解，隨著日後接觸的知識越來越多，自然能持續修正看法，產生自己的觀點。
程式的運作原理
從生活化的例子瞭解了什麼是程式之後，接下來我們換個例子，來看看程式是如何運作的。
音樂盒應該是我們日常生活裡，很容易接觸到的東西，在它的設計中有兩個重點值得我們注意：
(1) 有一排琴鍵
(2) 有一個帶有凸點的滾輪
當我們旋緊發條後，滾輪開始轉動，凸點會撥動琴鍵，然後發出聲音，這個過程跟程式運作有異曲同工之妙。
音樂盒的滾輪就是寫好的程式，有凸點的地方代表 1 、沒凸點的地方代表 0，而琴鍵就如同電腦的CPU，會演奏出什麼旋律（執行什麼動作）完全由滾輪的凸點（程式的 0 跟 1）來決定。
程式就像是音樂盒的滾輪，想要琴鍵發出怎麼樣的旋律，就要怎麼去設計滾輪上的凸點。
程式的目的
假如音樂盒的滾輪是可以替換的，或者滾輪上的凸點是可以隨時重新配置的，那我們就可以重複利用同一組已經打造好的琴鍵，依據我們當下的需求讓它演奏不同的曲子。
電腦也是如此，我們希望在硬體設備已經設計好了之後，它可以同時滿足各式各樣不同的需求，不必為了新的需求打造新的機器。
程式可以讓同一顆 CPU 產生不同的行為，就像不同的滾輪可以讓同一組琴鍵演奏不同的曲子，所以我們的電腦、手機才能同時安裝並運行如此多樣化的軟體、應用程式。
程式的目的之一是為了讓硬體變得通用，沒有程式的話，硬體在被打造好之後就只能做固定的事，無法再改變它的行為，比如指針式手錶只能一直按時跳動，沒辦法讓它變成一個倒數計時器，除非你修改了硬體設計。
但如果手錶裡有一個微處理器（可理解為迷你版的 CPU），我們就可以透過修改手錶裡的程式，去改變或擴充手錶的功能，比如讓它可以倒數計時、碼錶計時等等。
CPU如何執行程式
大家應該還有印象，學生時期在計算機概論學過「電腦只看得懂 0 跟 1」這件事，並且透過音樂盒的例子，我們應該已經明白 0 跟 1 是怎麼運作的了。
單純改變 0 跟 1 的組合，就能讓音樂盒演奏出千變萬化的曲子，也能讓電腦產生完全不同的結果。
下面我們就來看一個簡單的程式，進一步探究要怎麼寫出這些 0 跟 1 的組合，讓 CPU 動起來、為我們達成各種目的吧！
print("Hello, World!"); // 在螢幕上印出 Hello, World! 的字樣
這幾乎是每個程式語言最一開始會有的範例（算是一種慣例），執行之後能在螢幕上印出"Hello, World!"，就說明你的開發環境已經部署完成，可以開始寫你的程式碼了。
而這一行全用英文與標點符號寫成的程式碼，最終仍然會被編譯成 0 跟 1 的組合，交給 CPU 去執行。
下面我們用一張圖來看看整件事情發生的經過。
用程式語言寫下的 print("Hello, World!"); 會經過編譯、連結、組譯等一系列複雜的過程，最終變成只有 0 與 1 的機器語言。
CPU 會依據一連串 0 與 1 的指示，去指揮其他硬體設備工作，最後在螢幕上顯示「Hello, World!」。
如果從另一個角度來看，程式也像是劇本，CPU 是導演，記憶體、硬碟、顯示卡是幕後的工作人員，螢幕、音響是幕前的演員。
而我們身為程式開發者，任務就是負責寫劇本（用程式語言寫下一連串的指令），讓導演（CPU）去指揮所有人在什麼時候該做什麼事。
結語
就跟任何一門專業一樣，程式學習之路也很漫長，但我認為程式應該屬於「易學難精」的科目。也就是說，在學習方面它應該要很容易入門，這也是我致力於用生活化的例子來分享程式知識的初衷。
容易入門的這點，也要歸功於前人累積下來的成果。從一開始的圖靈機、用打孔紙寫的機器語言、後來有了組合語言，到現在不光是有接近人類語言的高階程式語言，還有各種方便的開發工具，讓學習程式的門檻越來越低（但要學習的東西可能越來越多）。
程式語言可能有很多種，程式問題可能千變萬化、充滿Bug，開發工具可能推陳出新、五花八門，但萬變不離其宗，只要記得寫程式就像在寫計劃書或劇本，而寫好的程式碼必須經過編譯、連結等一連串複雜的過程，最終變成 0 跟 1 的組合，交給CPU去執行，結果就會像音樂盒的滾輪能撥動琴鍵、演奏曲子。
了解這個本質，就能判斷哪些東西屬於不變的概念，哪些東西屬於隨時可能改變的操作方法，所有問題都能抽絲剝繭、迎刃而解。
雖然了解程式的本質並不會讓我們馬上就學會怎麼寫程式，但它能讓我們不害怕寫程式。
希望這篇文章有幫助到剛開始接觸程式的人，或是寫了一陣子程式還是覺得摸不著頭緒的人。
就像我用生活化的例子來思考什麼是程式、以及程式跟硬體之間的關係，當我們在程式學習或開發上遇到困難的時候，也可以想想有什麼生活化的例子能幫助自己分析問題。
如果你喜歡我的文章，歡迎留言讓我知道，有任何問題或想法也可以留言討論，一起學習！