Green-sell.info

Новые технологии
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что входит в систему программирования

Что входит в систему программирования

по дисциплине «Организация и функционирование компьютерных систем»

СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Система программирования — это набор специализированных программных продуктов, которые являются инструментальными средствами разработчика.
Программные продукты данного класса поддерживают все этапы процесса программирования, отладки и тестирования создаваемых программ.

Заметим, что любая система программирования может работать только в соответствующей ОС, под которую она и создана, однако при этом она может позволять разрабатывать программное обеспечение и под другие ОС.

    Например, одна из популярных систем программирования на языке С/С++ от фирмы Watcom для OS/2 позволяет получать программы и для самой OS/2, и для DOS, и для Windows.

Система программирования включает следующие программные компоненты:

  • редактор текста;
  • транслятор с соответствующего языка;
  • компоновщик (редактор связей);
  • отладчик;
  • библиотеки подпрограмм.

Редактор текста — это программа для ввода и модификации текста.

Трансляторы предназначены для преобразования программ, написанных на языках программирования, в программы на машинном языке. Программа, подготовленная на каком-либо языке программирования, называется исходным модулем. В качестве входной информации трансляторы применяют исходные модули и формируют в результате своей работы объектные модули, являющиеся входной информацией для редактора связей. Объектный модуль содержит текст программы на машинном языке и дополнительную информацию, обеспечивающую настройку модуля по месту его загрузки и объединение этого модуля с другими независимо оттранслированными модулями в единую программу.

Трансляторы делятся на два класса: компиляторы и интерпретаторы. Компиляторы переводят весь исходный модуль на машинный язык. Интерпретатор последовательно переводит на машинный язык и выполнят операторы исходного модуля

    (У интерпретаторов два основных недостатка. Первый — низкая скорость работы интерпретируемых программ.)
    Преимущество интерпретатора перед компилятором состоит в том, что программа пользователя имеет одно представление — в виде текста. При компиляции одна и та же программа имеет несколько представлений — в виде текста и в виде выполняемого файла.

Компоновщик, или редактор связей — системная обрабатывающая программа, редактирующая и объединяющая объектные (ранее оттраслированные) модули в единые загрузочные, готовые к выполнению программные модули. Загрузочный модуль может быть помещен ОС в основную память и выполнен.

Отладчик позволяет управлять процессом исполнения программы, является инструментом для поиска и исправления ошибок в программе. Базовый набор функций отладчика включает:

  • пошаговое выполнение программы (режим трассировки) с отображением результатов,
  • остановка в заранее определенных точках,
  • возможность остановки в некотором месте программы при выполнении некоторого условия;
  • изображение и изменение значений переменных.

Загрузчик — системная обрабатывающая программа. Загрузчик помещает объектные и загрузочные модули в оперативную память, объединяет их в единую программу, корректирует перемещаемые адресные константы с учетом фактического адреса загрузки и передает управление в точку входа созданной программы.

Список использованных источников

  1. Гордеев А.В., Молчанов А.Ю. Системное программное обеспечение. — СПб.: Питер, 2001. — с. 17-21
  2. Пустоваров В.И. Ассемблер: программирование и анализ корректности машинных программ: — К.: Издательская группа BHV, 2000. — с. 5-25

Что входит в систему программирования

Современные системы программирования обычно предоставляют пользователям мощные и удобные средства разработки программ. В них входят:

  • компилятор или интерпретатор;
  • интегрированная среда разработки;
  • средства создания и редактирования текстов программ;
  • обширные библиотеки стандартных программ и функций;
  • отладочные программы, т.е. программы, помогающие находить и устранять ошибки в программе;
  • «дружественная» к пользователю диалоговая среда;
  • многооконный режим работы;
  • мощные графические библиотеки; утилиты для работы с библиотеками
  • встроенный ассемблер;
  • встроенная справочная служба;
  • другие специфические особенности.

Популярные системы программирования — Turbo Basic, Quick Basic, Turbo Pascal, Turbo C.

В последнее время получили распространение системы программирования, ориентированные на создание Windows-приложений:

Borland Delphi 3.0

  • пакет Borland Delphi (Дельфи) — блестящий наследник семейства компиляторов Borland Pascal, предоставляющий качественные и очень удобные средства визуальной разработки. Его исключительно быстрый компилятор позволяет эффективно и быстро решать практически любые задачи прикладного программирования.
  • пакет Microsoft Visual Basic — удобный и популярный инструмент для создания Windows-программ с использованием визуальных средств. Содержит инструментарий для создания диаграмм и презентаций.
  • пакет Borland C++ — одно из самых распространённых средств для разработки DOS и Windows приложений.

Ниже для иллюстрации приведены на языках Бейсик, Паскаль и Си программы решения одной и той же простой задачи — вычисления суммы S элементов одномерного массива A=(a1, a2, . an).


Окно среды программирования Quick Basic

Программа на Паскале
Program Summa;
Type Mas = Array [1 .. 100] of Real;
Var A : Mas;
i, n: Integer;
S : Real;
BEGIN
Write(‘n = ‘); ReadLn(n);
For i : = 1 to n do
begin
Write(‘A[‘, i, ‘] = ‘);
ReadLn(A[i]);
end;

S : = 0;
For i : = 1 to n do
S : = S + A[i];
WriteLn(‘S = ‘, S:8:2);
END.

Операционные системы ради повышения скорости работы традиционно писались на языке низкого уровня — ассемблере, но язык Си настолько хорошо зарекомендовал себя, что на нем было написано более 90% всего кода ОС UNIX. Язык СИ обрел популярность как так называемый язык среднего уровня, в котором удобство, краткость и мобильность языков высокого уровня сочетаются с возможностью непосредственного доступа к аппаратуре компьютера, что обычно достигаются только при программировании на языке Ассемблера.

Си не очень прост в изучении и требует тщательности в программировании, но позволяет создавать сложные и весьма эффективные программы.

Назначение систем программирования

Для удобной разработки программ существуют специальные средства их создания, — системы (среды) программирования, которые обеспечивают весь цикл работы с программой — от ее разработки до выполнения и получения необходимых результатов.

Система программирования — это комплекс программных средств, предназначенных для автоматизации процесса подготовки и выполнения программ пользователя.

Назначение и состав систем программирования

Рассмотрим основные составляющие системы программирования:

  • Редактор текста
  • Язык программирования
  • Библиотека подпрограмм
  • Редактор связей (компоновщик)
  • Транслятор
  • Отладчик

Для сознательного понимания назначения составляющих системы программирования опишем этапы процесса разработки программы, связанные с использованием компьютера.

Редактор исходного кода

Вводим текст разработанной программы, которую называют исходным кодом, в компьютер и храним в памяти. Для этого система программирования имеет редактор текста, который обеспечивает ввод и редактирование исходного кода.

Компиляция и интерпретация

После введения программы и исправления ошибок, которые могли произойти во время ввода, осуществляется преобразование программы с языка программирования высокого уровня в двоичный код.

Такое преобразование осуществляется с помощью транслятора программ.

Различают два типа трансляторов: компиляторы и интерпретаторы.

В процессе интерпретации исходных текстов программ каждая команда (инструкция) последовательно превращается в двоичный код и сразу выполняется — на экране высвечивается результат ее выполнения. После завершения одной команды выполняется следующая и так далее до последней команды. Но результат преобразования не сохраняется, и каждый запуск программы начинается сначала.

В процессе компиляции осуществляется преобразование всего текста программного кода в двоичный код. Полученную после компиляции программу называют объектным модулем. Такая программа еще не готова к выполнению.

Исходный код обычно содержит ссылки на другие модули (подпрограммы), которые содержатся в библиотеке подпрограмм (например, модуль вычисления квадратного корня). Таким образом, к программному модуля нужно добавить коды необходимых подпрограмм, чтобы подготовить программу для исполнения.

Компилируемая программы выполняются быстрее интерпретируемых. Режим интерпретации нуждается в дополнительной основной памяти, поскольку интерпретатор должен все время храниться вместе с кодом. Но интерпретация в работе удобнее. Особенно для программистов, которые только начинают работать с системами программирования, так контролируется результат каждой команды.

Компоновка

После компиляции компоновщик (редактор связей) «склеивает» отдельные двоичные модули в единую программу, которая называется исполняемой программой. Этот процесс представлены на схеме:

Исходный код программы -> компилятор -> объектный модуль -> библиотека подпрограмм -> редактор связей -> выполняемая программа

Для дальнейшего выполнения программного кода, компилятор не нужен. Итак, после компиляции программа представлена ​​двоичными символами 1 и 0 и готова к исполнению на компьютере.

Отладка и тестирование

Полученная программа, даже если она выполняется, не гарантирует, что нет логических ошибок. Она может выполняться, но результат исполнения может быть неправильным. Поэтому нужно провести тестирование (испытания) программы на предмет выявления и устранения в ней логических ошибок.

Тестирование — достаточно ответственный этап. В крупных IT-компаниях над разработкой программ, которые называют проектами, работают десятки и даже сотни программистов разных направлений. Одни из них разрабатывают проекты, другие занимаются тестированием программ, экономическим обоснованием и тому подобное.

На этом этапе применяется отладчик программ, который позволяет пошагово анализировать программу. Отладчик позволяет выполнять трассировку программы, устанавливать и удалять контрольные точки в программах, условия приостановления выполнения программы и тому подобное.

Создание переносимых программ

Описанный выше процесс разработки программ является классическим для процедурных языков программирования. Для программ, разработанных языком ООП, есть отличия. Их сущность заключается в том, что после компиляции создается не машинный, а промежуточный код, так называемый байт-код. С помощью специального программного обеспечения он затем превращается в машинный.

Такой подход обусловлен тем, что в Интернете свободно перемещаются данные и программы (апплеты — небольшие программы, предназначенные для передачи через Интернет и выполнения в браузере, совместимом с языком программирования). Их нужно защитить от вирусов и других вредоносных программ, а также реализовать переносимость программ.

Под переносимостью понимают возможность загрузки и выполнения апплета на компьютерах с любым типом процессора, любой операционной системой и браузером, подключен к Интернету. Именно эти проблемы и позволяет решить байт-код.

Понятно, что использование любого промежуточного кода, в том числе и байт-кода, снижает скорость выполнения программ и требует дополнительных аппаратных средств. Впрочем, эти потери незначительны по сравнению с полученным выигрышем. Если бы ООП-программа сразу компилировалась в машинный код, то для каждого компьютера со своим типом процессора необходимо было бы иметь отдельную версию той самой программы, что экономически крайне невыгодно.

Иногда используются так называемые динамические компиляторы. Их сущность заключается в том, что байт-код компилируется в машинный код не весь сразу, а отдельными фрагментами, по мере необходимости. Другие части кода могут выполняться в режиме интерпретации. Тем самым достигается высокая эффективность работы с кодом.

Примеры систем программирования

Системы (среды) программирования часто именуются по названию языка, например среда Pascal, среда Delphi. Иногда название системы содержит префикс, указывающий на разработчика среды: название системы Turbo-C означает, что ее разработчиком является фирма Borland.

Сегодня все чаще используются интегрированные среды программирования, которые обеспечивают работу с несколькими языками. Такими системами являются, например, IntelliJ IDEA, Eclipse. Вариант Ultimate Edition системы IDEA обеспечивает работу с языками программирования Java, PHP, Python.

Некоторые системы программирования поддерживают как режим интерпретации, так и режим компиляции программ.

Далее, в процессе описания языка программирования Python, мы будем применять среду IDLE.

Компьютер с нуля

Системы программирования и инструментальные среды

Очень специфический вид программного обеспечения для компьютера это системы программирования.

Система программированиякомплекс языковых и программных средств, предназначенных для автоматизации процесса составления, отладки программы и подготовки ее к выполнению.

В данный класс программного обеспечения входят средства (инструментарии) для создания других программ и программных комплексов.

В общем случае, программа — это последовательность предписаний (команд), записанных на языке, понятном некоторому исполнителю (процессору).

Язык, который понятен процессору, состоит из 0 и 1. Поэтому программа, записанная таким образом, носит название машинного кода .

Однако, такой язык не понятен для человека, поэтому для желающих писать программы были придуманы языки программирования высокого уровня (такое название было дано для того, чтобы отличить их от языков, непосредственно понятных машинам), которые позволяют быстро и понятно (для людей) записать последовательность действий, которые должен выполнить компьютер.

Общая классификация языков программирования

Уровни языков программирования

Уровень языка программирования определяет степень его удаленности от языка процессора и приближенности к естественному или формальному языку, используемого человеком. (Чем выше уровень, тем дальше он от компьютера и ближе к человеку).

На схеме изображен состав системы программирования.

Состав системы программирования

Язык программирования — это специально обусловленный набор символов, слов и мнемонических (особым образом организованных и заранее оговоренных) сокращений, используемых для записи набора команд (программы), воспринимаемых компьютером.

Синтаксис языка программирования это перечень правил записи программ из элементов этого языка.

В настоящее время существует несколько сотен языков высокого уровня, получивших название алгоритмических языков. Каждый из этих языков имеет свой синтаксис и ориентирован на решение задач определенного класса. К наиболее популярным относятся Basic, Pascal, C++, Prolog.

Для подготовки текста программы на любом алгоритмическом языке требуется специальная программа, называемая текстовым редактором, который является первым инструментом в сложном деле написания программ.

Процессор понимает только язык машинных команд. Поэтому обязательным элементом любой системы программирования является транслятор.

Транслятор (translator) — это программа, предназначенная для перевода (трансляции) описания алгоритма с одного формального языка на другой.

Этап трансляции кода программы является обязательным.

Этап превращения программы, написанной на языке высокого уровня, в машинный код реализуется в двух вариантах.

1. В первом случае транслятор берет из файла программу на языке высокого уровня и переводит в программу на машинном языке всю целиком, записывая ее в файл с расширением obj. Программу, записанную в такой файл, принято называть объектным модулем, а транслятор, который выполняет такой перевод, называют компилятором . К компилируемым языкам относятся языки: Паскаль, Си, Фортран и др.

2. Во втором случае транслятор берет из файла с программой на языке высокого уровня по одному предписанию (команде), транслирует ее и сразу исполняет эту команду. Такой транслятор называют интерпретатором . К интерпретируемым языкам относятся: Бейсик, Пролог, Лисп и др.

Современные инструментальные среды (системы программирования), как правило, используют компилятор. В связи с этим не лишним будет представление о том, как же объектный модуль превращается в исполняемую программу, которая и хранится в файле с расширением ЕХЕ или СОМ.

Алгоритм получения исполняемой программы

Данное превращение осуществляет компьютерная программа, называемая редактор связей.

Редактор связей это программа, осуществляющая преобразование объектного модуля в исполняемую программу.

Объектный модуль представляет собой схему будущей программы. В нем отсутствует масса важных вещей, связанных с конкретной операционной системой, особенностями ее обмена с клавиатурой, дисплеем, диском, оперативной памятью и т.п. Редактор связей берет из специальной библиотеки (ее принято называть системной библиотекой подпрограмм) все необходимые для работы блоки (подпрограммы) и в файле с расширением ЕХЕ «склеивает» исполняемую программу из объектного модуля и этих блоков.

Таким образом, системы программирования предназначены для создания программ для компьютера и включают следующие основные компоненты:

  • текстовые редакторы (редакторы программ);
  • трансляторы (компиляторы, интерпретаторы);
  • редакторы связей.

Инструментальные среды

Раньше пользователи вводили текст программы с помощью специального или подходящего текстового редактора. Затем использовали другую программу — транслятор(компилятор) для перевода написанной программы в объектный модуль. Далее использовалась третья программа —компоновщик(называемая также сборщиком, или редактором связей), которая позволяла собрать единый исполняемый файл из отдельных модулей, а также снабжала его специальными стандартными блоками, обеспечивающими связь программы с внешними устройствами. И наконец, четвертая программа — загрузчик— загружала окончательно подготовленный исполняемый файл в оперативную память ЭВМ, который далее выполнялся по специальной команде.

Если на каком-либо этапе подготовки программы была допущена ошибка, все приходилось начинать заново. Таким образом, отладка программы была достаточно длительным, трудоемким и утомительным процессом.

В настоящее время разработаны и успешно используются системы программирования, представляющие собой единую инструментальную среду (или Turbo-среду), где в рамках одного программного пакета осуществляются все перечисленные выше операции. Кроме того, пакет обычно снабжается удобными средствами отладки программ, системой контекстной помощи и рядом дополнительных сервисных возможностей.

Инструментальная среда – это интегрированная система, которая позволяет писать, редактировать, отлаживать и запускать программы на выполнение, не выходя из самой среды.

В качестве примеров программных продуктов этого типа можно привести широко известные пакеты TurboBASIC, BorlandPascalwithObjects 7.0, Borland C++ (продукты фирмы BorlandInternationalInc.), а также QuickBASIC, QuickPascal, Quick С (продукты фирмы Microsoft) и многие другие.

Что входит в систему программирования

Название работы: Системы программирования: состав систем программирования. Этапы разработки ПО

Предметная область: Информатика, кибернетика и программирование

Описание: Современные системы программирования как правило представляют собой интегрированную среду разработки integrated development environment IDE к компонентам которой относятся следующие программные средства: текстовый редактор editor предназначенный для создания текстов исходной программы на языке высокого уровня ЯВУ или ассемблере макроассемблере; компилятор compiler составитель предназначенный для трансляции перевода исходного текста входной программы в эквивалентную ей выходную программу объектный код на языке нижнего.

Дата добавления: 2013-08-09

Размер файла: 124.23 KB

Работу скачали: 46 чел.

Вопрос 42. Системы программирования: состав систем программирования. Этапы разработки ПО.

§8 Состав систем программирования.

Системой программирования (СП) называется комплекс программных средств предназначенных для разработки и отладки ПО.

Современные системы программирования, как правило, представляют собой интегрированную среду разработки ( integrated development environment – IDE ), к компонентам которой относятся следующие программные средства:

— текстовый редактор ( editor ), предназначенный для создания текстов исходной программы на языке высокого уровня (ЯВУ) или ассемблере (макроассемблере);

— компилятор ( compiler – составитель), предназначенный для трансляции (перевода) исходного текста входной программы в эквивалентную ей выходную программу (объектный код) на языке нижнего уровня – машинных команд или ассемблера;

— библиотека стандартных или прикладных подпрограмм ( library ), содержащая часто используемые функции в виде готовых объектных модулей;

— компоновщик ( linker ), предназначенный для объединения нескольких объектных модулей, созданных компилятором или взятых из стандартных библиотек, в единое целое – исполняемый файл программы;

— загрузчик ( loader ), обеспечивающий подготовку готовой программы к выполнению;

— отладчик ( debugger ), выполняющий программу в заданном режиме с целью поиска, обнаружения и локализации ошибок.

Этапы разработки ПО в системе программирования представлены на рис. 8

Современные системы программирования строятся на основе так называемых языков четвертого поколения – 4 GL ( four generation languages ), которые предназначены для поддержки систем быстрой разработки приложений – RAD ( rapid application development ).

Языки 4 GL строятся на основе оперирования не синтаксическими структурами языка и описаниями элементов интерфейса, а представляющими их графическими образами, что удобно при визуальном проектировании приложений.

Описание программы, построенное на основе языка 4 GL , транслируется затем в исходный текст и файл описания ресурсов прикладной программы, представляющие собой обычный текст на соответствующем языке высокого уровня. Этот текст программист-разработчик может корректировать и дополнять его необходимыми функциями.

Ресурсами прикладной программы называют множество данных, обеспечивающих внешний вид интерфейса программы, не связанных напрямую с логикой выполнения программы. Характерными примерами ресурсов являются: тексты сообщений, цветовая гамма элементов интерфейса и надписи на них.

Для формирования структуры ресурсов используются редакторы ресурсов. Созданный ресурс обрабатывается компилятором ресурсов, и затем обрабатывается компоновщиком или загрузчиком.

Рис. 8. Этапы разработки ПО в системе программирования

8.2 Компоненты систем программирования

Текстовый редактор, входящий в состав системы программирования, кроме обычных функций выполняет и некоторые дополнительные функции:

— отображение ошибок в исходной программе после компиляции, с позиционированием на место в тексте программы, содержащее ошибку;

— пошаговая отладка программы непосредственно по ее исходному тексту;

— выделение в исходном тексте программы (цветом, жирным шрифтом) стандартных лексем исходного языка (например, ключевых слов), что делает исходный текст программы более наглядным.

Трансляторы, компиляторы и интерпретаторы

Транслятор – это программа, которая переводит входную программу на исходном (входном языке) в эквивалентную ей выходную программу на результирующем (выходном) языке.

Компилятор – это транслятор, который осуществляет перевод исходной программы в эквивалентную ей объектную программу на языке машинных команд или ассемблера.

Таким образом, компилятор отличается от транслятора тем, что его результирующая программа всегда написана на языке машинных команд или ассемблере. Результирующая программа транслятора, в общем случае, может быть написана на любом языке, например, можно разработать транслятор программ с языка Pascal на язык С. Соответственно, всякий компилятор является транслятором, но не наоборот.

Интерпретатор – это программа, которая воспринимает входную программу на исходном языке и выполняет её.

Интерпретатор анализирует исходный текст программы, преобразует ее в язык машинных кодов (иначе выполнение программы на компьютере невозможно), однако эти коды не являются доступными, они порождаются, исполняются и уничтожаются интерпретатором по мере надобности. Т.е. интерпретатор не порождает результирующей программы.

Большинство языков высокого уровня являются компилируемыми, т. е. для каждого из них разработан собственный компилятор ( FORTRAN , ALGOL -68, PL /1, ADA , PASCAL , MODULA , SIMULA , C и многие другие).

Компиляторы проще в реализации и по эффективности превосходят интерпретаторы, поскольку откомпилированный код всегда будет выполняться быстрее, чем при интерпретации программы. Однако откомпилированный код всегда привязан к конкретной архитектуре вычислительной системы. Поэтому новый толчок для развития интерпретаторов дало бурное развитие сети Internet , для которой актуальна переносимость программ и их аппаратно-платформенная независимость.

Самым известным на данный момент интерпретатором является язык Java , который сочетает в себе компиляцию и интерпретацию, а также связанный с ним язык JavaScript . Текст исходной программы компилируется в некоторый промежуточный двоичный код, не зависящий от архитектуры целевой вычислительной системы, этот код распространяется по сети и выполняется на принимающей стороне – интерпретируется.

Язык HTML ( Hipertext Markup Language – язык описания гипертекста) на котором основан протокол HTTP ( hiper text transfer protocol – протокол передачи гипертекста) – тоже интерпретируемый язык.

Схема работы транслятора

Схема работы транслятора представлена на рис. 8.2. Процесс компиляции состоит из двух основных этапов: синтеза и анализа.

Читать еще:  Среды программирования примеры
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector