Green-sell.info

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

Типы систем программирования

Типы систем 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

Системы программирования

Неотъемлемой частью современных ЭВМ являются системы программного обеспечения, которые являются средствами, расширяющими возможности аппаратуры и сферу ее использования. Эти системы являются посредником между человеком и вычислительной машиной, автоматизируют выполнение определенных функций в соответствии с профилем специалистов и режимами их взаимодействия с ЭВМ. Программное обеспечение повышает эффективность труда пользователя. Программное обеспечение подразделяют на общее и специальное.

Общее программное обеспечение служит для реализации функций, связанных с работой ЭВМ. Оно состоит из операционной системы, системы программирования, программ технического обслуживания.

Специальное программное обеспечение состоит из прикладных программ, проблемно ориентированных на решение определенных задач.

Состав систем программирования

Системы программирования представляют комплексы инструментальных программных средств для работы с программами на определенном языке программирования.

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Используя подобные системы программисты имеют возможность разрабатывать свои собственные компьютерные программы.

Системы программирования состоят из: трансляторов с языков высокого уровня; редактирующих и компонующих средств, а также средств загрузки программ; макроассемблеров (машинно-ориентированных языков); отладчиков машинных программ.

Языки программирования

Язык программирования составляет ядро системы программирования. Они могут быть процедурными и непроцедурными.

Процедурные (или алгоритмические) программы — это системы предписаний для решения определенных задач.

Компьютер лишь механически выполняет эти предписания.

Процедурные языки могут быть представлены языками низкого и высокого уровня.

С использованием языков низкого уровня (машинно-ориентированных) создаются программы в машинных кодах. С такими языками тяжело работать, однако созданные на них программы малы по объему и быстродейственны. Используя языки программирования низкого уровня, разрабатывают системные программы, драйвера и др.

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Программы, созданные на языках высокого уровня, представляют собой наборы заданных команд, которые близки по своему звучанию к естественному (английскому) языку.

К наиболее известным процедурным системам программирования относят:

  1. Fortran, один из старейших и по сей день используемых в решении задач математической ориентации язык.
  2. Basic, являющийся универсальным символическим кодом инструкций для начинающих пользователей, самый популярный среди пользователей.
  3. ALGOL, представляющий собой алгоритмический язык, сыгравший большую роль в теории, в настоящее время практически не используется.
  4. PL/1 — многоцелевой язык, который в настоящее время не используется.
  5. Си – широко используемый язык при создании систем программного обеспечения.
  6. Pascal – чрезвычайно популярный язык как среди новичков в программировании, так и среди профессионалов. На его основе созданы более мощные языки такие, как Ada, Delphi.
  7. COBOL – язык, ориентированный на общий бизнес, сейчас практически не используется.
  8. Delphi – очень популярный объективно-ориентированный язык визуального программирования.
  9. Java – платформенно независимый язык объективно-ориентированного программирования, эффективен при создании интерактивных web-страниц.

Среди непроцедурных языков программирования наиболее известны:

Машинно-ориентированные системы программирования

По уровню формализации входного языка, целевому назначению и структуре системы программирования делят на: машинно-ориентированные и машинно-независимые.

Машинно-ориентированные состоят из входного языка, наборов операторов и изобразительных средств. Для систем подобного типа характерны:

  • высокое качество созданных программ;
  • предсказуемость заказов памяти и объектного кода;
  • использование конкретных аппаратных ресурсов;
  • необходимость знания системы команд и особенностей функционирования конкретной ЭВМ;
  • низкая скорость программирования;
  • трудоемкость процесса программирования;
  • невозможность непосредственного использования программ, составленных на этих языках, на компьютерах других типов.

По степени автоматического программирования машинно-ориентированные системы подразделяют на классы:

  1. Машинный язык. В системе такого типа отдельный компьютер обладает своим определенным машинным языком, которому предписывается выполнение операций над операндами. Этот язык является командным.
  2. Система символического кодирования. В системах такого типа используют языки символического кодирования, являющиеся командными. Коды операций и адреса в машинных командах в языках символьного кодирования заменены символами (идентификаторами), формы написания которых помогают легче запоминать программисту смысловое содержание операции. Это способствует существенному уменьшению числа ошибок при составлении программ.
  3. Автокоды. Содержат все возможности языков символического кодирования через процесс расширенного введения макрокоманд. В различных программах часто встречаются некоторые используемые командные последовательности, соответствующие определенным процедурам преобразования информации. Эти последовательности оформляют в виде специальных макрокоманд, которые затем можно использовать в языке программирования при написании программ. Макрокоманды переводятся в машинные команды 2 способами: расстановкой и генерированием. В первом способе используются «остовы» – серии команд реализации требуемой функции, обозначенной макрокомандой. Макрокоманды передают фактические параметры, вставляемые в процессе трансляции в «остов» программы, преобразуя ее в реальную машинную программу. Системы с генерацией содержат специальные программы анализа макрокоманд, определяющие какую функцию нужно выполнить и формирующие последовательности команд, реализующих эту функцию. Обе системы используют трансляторы с языка символьного кодирования и наборы макрокоманд, являющиеся операторами автокода.
  4. Макросы. Представляют собой более сжатую форму записи, используемую для замены последовательности символов описания выполнения требуемых действий ЭВМ. Предназначены для сокращения записи исходных программ. Компонент программного обеспечения, с помощью которого обеспечивается функционирование макросов, называют макропроцессором. На него поступает макросопределяющий и исходный тексты. Реакцией макропроцессора на вызов является выдача выходного текста.
Читать еще:  Типы данных в программировании это

Машинно-независимые системы программирования

Эти системы программирования являются средством описания алгоритмов решения задач и обрабатываемой информации. Их удобно использовать широкому кругу пользователей, поскольку не требуется знаний особенностей организации функционирования ЭВМ.

Машинно-независимые системы программирования подразделяют на:

  1. Процедурно-ориентированные системы. В этих системах входные языки программирования предназначены для записи при решении задач алгоритмов обработки информации. Эти языки обеспечивают программиста средствами четкого формулирования задач и получения результатов в требуемой форме.
  2. Проблемно-ориентированные системы используют в качестве входного языка язык программирования с проблемной ориентацией. Языки подобного типа обеспечивают программиста средствами короткой и четкой формулировки задач и средствами получения результатов в требуемой форме. Программы на этих языках программирования записываются в терминах решаемой задачи и реализуются через выполнение определенных процедур.
  3. Диалоговые языки. Обеспечивают оперативное взаимодействие пользователя с компьютером через сохранение в его памяти копии исходной программы в машинных кодах. В процессе изменений в программе система программирования устанавливает с помощью специальных таблиц взаимосвязь между структурами исходной и объектной программ, что дает возможность в дальнейшем редактировать объектную программу.
  4. Непроцедурные языки. Составляют группу языков, с помощью которых описывается организация обрабатываемых данных и языков связи с операционными системами. Являются табличными языками, позволяющими четко описывать как задачу, так и ее решения в наглядной форме. В одной таблице решений, описывающей некоторую ситуацию, содержатся все возможные блок-схемы реализаций алгоритмов решения.

Интерпретаторы и компиляторы

Компилятор прежде чем запустить программу на выполнение полностью обрабатывает ее текст:

  • выполняет поиск синтаксических ошибок;
  • делает смысловой анализ;
  • автоматически генерирует машинный код.

Далее сгенерированный объектный код обрабатывается специальной программой — сборщиком или редактором связей. В результате текст программы преобразовывается в готовый к исполнению файл, он сохраняется в памяти компьютера или на диске. Этот файл может самостоятельно работать под управлением опера¬ционной системы.

Интерпретатор используется для анализа очередного оператора языка из текста програм¬мы и запуска его на исполнение. Перейти к выполнению следующего оператора интерпретатор может только после успешного выполнения текущего. При многократном выполнении одного и того же оператора интерпретатор каждый раз выполняет его так, будто впервые. В результате программы, содержащие большие объемы повторяющихся вычислений, работают медленно.

К основным недостаткам компиляторов можно отнести трудоемкость трансляции языков программирования, ориентированных на обработку данных сложной структуры. Используя интерпретатор, наоборот, можно остановить работу программы в любой момент, организовать диалог с пользователем, исследовать содержимое памяти, выполнить любые сложные преобразования данных и при этом постоянно осуществлять контроль за состоянием окружающей программно-аппаратной среды, благодаря чему достигают высокой надежности работы. Интерпретаторы удобно использовать при изучении про¬граммирования, так как они дают возможность понять механизм работы каждого оператора языка в отдельности.

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Классификация программного обеспечения

2.1. Классы программного обеспечения

Под программным обеспечением понимается совокупность программ, выполняемых вычислительной системой [3, 4, 12]. К программному обеспечению относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО : технология проектирования программ; методы тестирования программ; методы доказательства правильности программ; анализ качества работы программ; документирование программ ; разработка и использование программных средств, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения, и многое другое.

Программное обеспечение – неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него программным обеспечением. Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах. Программное обеспечение современных компьютеров включает миллионы программ – от игровых до научных.

Существует два основных типа программного обеспечения: системное (называемое также общим) и прикладное (называемое специальным). Каждый тип программного обеспечения выполняет различные функции. Системное программное обеспечение – это набор программ, которые управляют компонентами компьютера, такими как процессор , коммуникационные и периферийные устройства. Программистов, которые создают системное программное обеспечение , называют системными программистами. К прикладному программному обеспечению относятся программы, написанные для пользователей или самими пользователями, для задания компьютеру конкретной работы. Программы обработки заказов или создания списков рассылки – примеры прикладного программного обеспечения. Программистов, которые пишут прикладное программное обеспечение , называют прикладными программистами.

Оба типа программного обеспечения взаимосвязаны и могут быть представлены в виде диаграммы, изображенной на рис.2.1. Как видно, каждая область тесно взаимодействует с другой. Системное программное обеспечение обеспечивает и контролирует доступ к аппаратному обеспечению компьютера. Прикладное программное обеспечение взаимодействует с аппаратными компонентами через системное. Конечные пользователи в основном работают с прикладным программным обеспечением. Чтобы обеспечить аппаратную совместимость, каждый тип программного обеспечения разрабатывается для конкретной аппаратной платформы.

Системное ПО , в состав которого входят операционная система , трансляторы языков и обслуживающие программы, управляет доступом к аппаратному обеспечению. Прикладное ПО , такое как языки программирования и различные пользовательские приложения, работает с аппаратным обеспечением через слой системного ПО . Пользователи, в свою очередь , взаимодействуют с прикладным программным обеспечением.

Программные системы можно классифицировать по различным признакам. Рассмотрим классификацию, в которой основополагающим признаком является сфера (область) использования программных продуктов:

  • аппаратная часть автономных компьютеров и сетей ЭВМ;
  • функциональные задачи различных предметных областей;
  • технология разработки программ.

Для поддержки информационной технологии в этих областях выделяют соответственно три класса программных продуктов, представленных на рис.2.2:

  • системное программное обеспечение;
  • прикладное программное обеспечение;
  • инструментальное программное обеспечение.

Системное программное обеспечение ( System Software ) – совокупность программ и программных комплексов, предназначенная для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ. Системное программное обеспечение выполняет следующие задачи:

  • создание операционной среды функционирования других программ;
  • обеспечение надежной и эффективной работы самого компьютера и вычислительной сети;
  • проведение диагностики, локализации сбоев, ошибок и отказов и профилактики аппаратуры компьютера и вычислительных сетей;
  • выполнение вспомогательных технологических процессов (копирование, архивирование, восстановление файлов программ и баз данных и т.д.).

Данный класс программных продуктов тесно связан с типом компьютера и является его неотъемлемой частью. Программные продукты в основном ориентированы на квалифицированных пользователей – профессионалов в компьютерной области: системного программиста, администратора сети, прикладного программиста, оператора. Однако знание базовой технологии работы с этим классом программных продуктов требуется и конечным пользователям персонального компьютера, которые самостоятельно не только работают со своими программами, но и выполняют обслуживание компьютера, программ и данных.

Программные продукты данного класса носят общий характер применения, независимо от специфики предметной области . К ним предъявляются высокие требования по надежности и технологичности работы, удобству и эффективности использования.

Прикладное программное обеспечение представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный для решения задач определенного класса конкретной предметной области . Пакеты прикладных программ ( ППП ) общего назначения служат программным инструментарием решения функциональных задач и являются самым многочисленным классом программных продуктов. В данный класс входят программные продукты, выполняющие обработку информации различных предметных областей.

Установка пакетов прикладных программ на компьютер выполняется системными администраторами, системными программистами, а также (в некоторых случаях) квалифицированными пользователями. Непосредственную эксплуатацию программных продуктов осуществляют, как правило, конечные пользователи – потребители информации, во многих случаях деятельность которых весьма далека от компьютерной области. Данный класс программных продуктов может быть весьма специфичным для отдельных предметных областей.

Инструментарий технологии программирования представляет собой совокупность программ и программных комплексов, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения создаваемых программных продуктов [12].

Инструментарий технологии программирования включает специализированные программные продукты, которые являются инструментальными средствами разработчика. Программные продукты данного класса поддерживают все технологические этапы процесса проектирования, программирования (кодирования), отладки и тестирования создаваемых программ. Пользователями технологии программирования являются системные и прикладные программисты.

Читать еще:  Что включает в себя система программирования

2.2. Структура системного программного обеспечения

Системное программное обеспечение (рис.2.3) можно разделить на базовое программное обеспечение , которое, как правило, поставляется вместе с компьютером, и сервисное программное обеспечение , которое может быть приобретено дополнительно.

Базовое программное обеспечение ( base software ) – минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера. Сервисное программное обеспечение включает программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового программного обеспечения и организуют более удобную среду работы пользователя.

В базовое программное обеспечение входят:

  • операционная система;
  • операционные оболочки (обычно текстовые и графические);
  • сетевая операционная система.

Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ.

Наиболее традиционное сравнение ОС осуществляется по следующим характеристикам процесса обработки информации:

  • управление памятью (максимальный объем адресуемого пространства, типы памяти, технические показатели использования памяти);
  • функциональные возможности вспомогательных программ (утилит) в составе операционной системы;
  • наличие компрессии диска;
  • возможность архивирования файлов;
  • поддержка многозадачного режима работы;
  • поддержка сетевого программного обеспечения;
  • наличие качественной документации;
  • условия и сложность процесса инсталляции;
  • мобильность (переносимость), безопасность, надежность и др.

Операционные системы, учитывая их центральное положение в программном обеспечении компьютеров, подробно рассматриваются в следующей главе учебника.

Сетевые операционные системы – комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети. Сетевая ОС предоставляет пользователям различные виды сетевых служб (управление файлами, электронная почта , аудиои видеоконференции, распределенные вычисления , процессы управления сетью и др.), поддерживает работу в абонентских системах. Сетевые операционные системы используют архитектуру клиент-сервер или одноранговую архитектуру. Вначале сетевые операционные системы поддерживали лишь локальные вычислительные сети ( ЛВС ), сейчас эти операционные системы распространяются на ассоциации локальных сетей (см. часть 1, раздел 4).

Операционные оболочки – специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Операционные оболочки имеют текстовый и графический варианты интерфейса конечного пользователя, а в будущем возможны варианты речевого интерфейса и распознавание рукописного ввода данных. Эти программы существенно упрощают задание управляющей информации для выполнения команд операционной системы, уменьшают напряженность и сложность работы конечного пользователя.

Расширением базового программного обеспечения компьютера является набор сервисных, дополнительно устанавливаемых программ (или программ, поставляемых непосредственно с операционными системами), которые можно классифицировать по функциональному признаку следующим образом:

  • программы диагностики работоспособности компьютера;
  • антивирусные программы, обеспечивающие защиту компьютера, обнаружение и восстановление зараженных файлов;
  • программы обслуживания дисков, обеспечивающие проверку качества поверхности магнитного диска, контроль сохранности файловой системы на логическом и физическом уровнях, сжатие дисков, создание страховых копий дисков, резервирование данных на внешних носителях и др.;
  • программы архивирования данных, которые обеспечивают процесс сжатия информации в файлах с целью уменьшения объема памяти для ее хранения;
  • программы обслуживания сети.

Эти программы часто называются утилитами. Утилиты – программы, служащие для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживания компьютеров (диагностики, тестирования аппаратных и программных средств, оптимизации использования дискового пространства, восстановления разрушенной на магнитном диске информации и т. п.).

В современных операционных системах такие утилиты могут быть представлены, как, например, в Windows , группами программ «стандартные» и «служебные». В них входит ряд полезных программ: калькулятор, звукозапись, блокнот и др. В группе «служебные» имеется ряд программ, расширяющих возможности операционной системы: очистка и дефрагментация диска, восстановление системы и т.п.

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.

Читать еще:  Средства программирования это

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.

Современные системы программирования

Алгоритмизация и программирование Языки программирования. Системы программирования. Структурное программирование

Основные этапы решения задачи

1.Постановка задачи. Задача формулируется на естественном языке

2. Разработка мат. модели.

3.Выбор численного метода решения задачи.

4.Разработка алгоритма.

5.Составление программы на выбранном языке программирования.

6.Тестирование и отладка программы.(Отладка – этоустранение ошибок. Тестирование- проверка правильности работы.) Разработка тестов и контрольных примеров.

7. Оценка полученных результатов. Сопоставление реальных и ожидаемых результатов.Если результаты неудовлетворительны, возврат к некоторым предыдущим этапам.

8. Разработка документации.Текстовое описание программы. Разработка инструкций пользователю – лицу, применяющему разработанную программу в своей работе.

Жизненным циклом программы называют весь период ее разработки и эксплуатации.

Алгоритм

Алгоритм –однозначная последовательность действий, приводящая к требуемому результату.

Свойства алгоритма

1. Определенность. Каждый шаг точно определяет какое-либо действие. Не допускается двусмысленность, аппеляции к «здравому смыслу» и т.п.

2. Детерминированность. После окончания выполненного шага должно быть однозначно определено какой шаг будет следующим.

3. Конечность (или результативность). Алгоритм должен (для корректно заданных исходных данных) приводить к решению задачи за конечное число шагов.

4. Массовость. Один и тот же алгоритм можно применять к различным исходным данным. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.

Не всегда выполняется свойство конечности. Например, некоторые диалоговые алгоритмы строятся как бесконечные, работу которых можно прекратить лишь внешним воздействием: нажатием некоторых клавиш, перезагрузкой компьютера. Такой подход считается непрофессиональным.

Свойство массовости может нарушаться, если алгоритм используется для получения одного конкретного результата или в демонстрационных целях. В этом случае алгоритм использует только данные, определяемые самим алгоритмом и не использует исходных данных, вводимых пользователем при запуске программы.

Способы описания алгоритмов

1.Блок-схемы. Детальное описание таким методом каждого оператора используется только для коротких алгоритмов, умещающихся в 1 страницу. Для больших алгоритмов блок-схема получается громоздкой, объем ее бывает больше самой программы, и переход с одной страницы на другую очень усложняет ее чтение. Часто применяется при укрупненном представлении алгоритма, когда одной фигурой изображается какая-то выделенная часть программы, а не отдельный оператор.

2. Псевдокод. Способ точного описания алгоритма предложениями на естественном языке. Применяется наиболее часто.

Современные системы программирования

Система программирования это комплекс программных средств, предназначенных для кодирования, тестирования и отладки программного обеспечения. Имеет интерфейс, удобный пользователю.

Такие комплексы, как правило, включают следующие программные модули.

1.Текстовые редакторы, служащие для создания текстов исходных программ.

2.Компиляторы, предназначенные для перевода исходного текста на входном языке в язык машинных кодов. В результате создаются объектные модули. Это программы на машинном языке, они записываются на диск с расширением .exe.

3.Компоновщики, позволяющие объединять несколько объектных модулей, порождаемых компилятором, в одну программу. В результате создается загрузочный модуль.

4. Загрузчики, обеспечивающие подготовку готовой программы к выполнению.

5. Библиотеки прикладных программ, содержащие в себе наиболее часто используемые подпрограммы в виде готовых объектных модулей.

6. Отладчики, выполняющие программу в заданном режиме (например, пошаговом) с целью поиска, обнаружения и локализации ошибок. Используются на этапе компиляции.

Основным модулем системы программирования всегда является компилятор. Именно технические характеристики компилятора, прежде всего, влияют на эффективность результирующих программ, порождаемых системой программирования. Напомним основные термины и понятия.

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

Близко по смыслу к этому понятию понятие компилятор.

Компилятор – это транслятор, который осуществляет перевод исходной программы в эквивалентную ей объектную программу на языке машинных команд или языке ассемблера (.exe файл). Таким образом, компилятор отличается от транслятора тем, что его результирующая программа написана обязательно на языке машинных команд или языке ассемблера. Результирующая программа транслятора в общем случае может быть написана на любом языке (например, транслятор с языка Pascal на язык С). Таким образом, компиляторы – это вид трансляторов.

Напомним также, что существует еще принципиально отличное понятие: интерпретатор.

Интерпретатор– это программа, которая воспринимает входную программу на исходном языке, переводит каждый оператор или строку в машинный язык и выполняет их. Интерпретатор не порождает результирующую программу и никакого результирующего кода.

Интерпретаторы удобны для быстрой отладки программ, тем самым укорачивая обычный цикл разработки. Однако с другой стороны, интерпретаторы в сравнении с компиляторами обычно проигрывают по скорости выполнения в несколько раз.

Языки программирования

Самым первым языком программирования был язык машинных кодов (двоичный язык). Программа записывалась как элементарные машинные действия: сложение, сравнение двух величин, пересылка по заданному адресу, извлечение из ячейки памяти с заданным адресом. Причем все команды и числа записывались в двоичном коде. В настоящее время практически не применяется.

Следующий этап — язык Ассемблер(мнемокод) – это тот же язык процессора, но адреса и команды в двоичной системе заменены символьными именами. Он позволяет программисту присваивать удобные имена ячейкам и областям памяти, а также задавать наиболее удобные схемы адресации.

Язык Макроассемблер является расширением языка Ассемблера.

Программирование становилось более продуктивным, да и вообще, более привлекательным. Но даже на ассемблере программировать было не очень-то приятно, кроме того, ассемблеры аппаратно зависимы — то есть, если планировалось использовать программы на компьютере от Dec, а не Intel, их приходилось переписывать заново. Почему же ассемблер используется до сих пор?

Языки Ассемблера и Макроассемблера применяются системными программистами-профессионалами с целью использования всех возможностей оборудования ЭВМ и получения эффективной по времени выполнения и по требуемому объему памяти программы. На этих языках обычно разрабатываются относительно небольшие программы, входящие в состав системного программного обеспечения: драйверы, утилиты и другие. В программу, написанную на языке высокого уровня, можно делать вставки на ассемблере для повышения быстродействия программы.

Пожалуй, наиболее важной вехой в истории программирования, сравнимой по значимости разве что с изобретением письменности, можно считать переход от машинных кодов и ассемблера к языкам высокого уровня. Это языки, приближенные к естественному языку, в частности, к английскому.

К настоящему времени создано около 3 000 языков. Сейчас в практической деятельности применяются не более двух десятков языков. Некоторые известны узкому кругу специалистов определенной области. Другие, ранее широко известные, стали очень редко применяться в связи с созданием новых технологий (например, язык Кобол – язык экономических расчетов).

Языки высокого уровня не зависят от архитектуры компьютера. Чем более язык ориентирован на человека, тем выше его уровень.

Существуют различные классификации языков высокого уровня. Можно предложить следующую.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector