Green-sell.info

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

Языки программирования классификация и история развития

История и классификация языков программирования

Дата добавления: 2015-06-12 ; просмотров: 3191 ; Нарушение авторских прав

Язык программирования — это способ записи программ решения различных задач на ЭВМ в понятной для компьютера форме. Процессор компьютера непосредственно понимает язык машинных команд (ЯМК). Программы на ЯМК программисты писали лишь для самых первых ламповых машин — ЭВМ первого поколения. Программирование на ЯМК — дело непростое. Программист должен знать числовые коды всех машинных команд, должен сам распределять память под команды программы и данные.

В 1950-х гг. появляются первые средства автоматизации программирования — языки Автокоды. Позднее для языков этого уровня стало применяться название «Ассемблеры». Появление языков типа Автокод-Ассемблер облегчило участь программистов. Переменные величины стали изображаться символическими именами. Числовые коды операций заменились на мнемонические (словесные) обозначения, которые легче запомнить. Язык программирования стал понятнее для человека, но при этом удалился от языка машинных команд. Чтобы компьютер мог исполнять программы на Автокоде, потребовался специальный переводчик — транслятор. Транслятор — это системная программа, переводящая текст программы на Автокоде в текст эквивалентной программы на ЯМК.

Языки типа Автокод-Ассемблер являются машинно-ориентированными, т.е. они настроены на структуру машинных команд конкретного компьютера. Разные компьютеры с разными типами процессоров имеют разный Ассемблер. Языки программирования высокого уровня (ЯПВУ) являются машинно-независимыми языками. Одна и та же программа на таком языке может быть выполнена на ЭВМ разных типов, оснащенных соответствующим транслятором. ЯПВУ легко изучаются, хорошо поддерживают структурную методику программирования.

Первыми популярными языками высокого уровня, появившимися в 1950-х гг., были Фортран, Кобол (в США) и Алгол (в Европе)

Языки Фортран и Алгол были ориентированы на научно-технические расчеты математического характера. Кобол — язык для программирования экономических задач.

Большое количество языков программирования появилось в 1960—1970-х гг. А за всю историю ЭВМ их было создано более тысячи. Но распространились, выдержали испытание временем немногие. В 1965 г. в Дартмутском университете был разработан язык Бейсик. По замыслу авторов это простой язык, легко изучаемый, предназначенный для программирования несложных расчетных задач. Наибольшее распространение Бейсик получил на микроЭВМ и персональных компьютерах. Однако Бейсик — неструктурный язык, и потому он плохо подходит для обучения качественному программированию. Справедливости ради следует заметить, что последние версии Бейсика для ПК (например, QBasic) стали более структурными и по своим изобразительным возможностям приближаются к таким языкам, как Паскаль.

В эпоху ЭВМ третьего поколения получил большое распространение язык PL/I (Program Language One), разработанный фирмой IBM. Это был первый язык, претендовавший на универсальность, т. е. на возможность решать любые задачи: вычислительные, обработки текстов, накопления и поиска информации. Однако PL/I оказался слишком сложным языком. Для машин типа IBM 360/370 транслятор с него не мог считаться оптимальным, содержал ряд невыявленных ошибок. На ЭВМ класса мини и микро он вообще не получил распространения. Однако тенденция к универсализации языков оказалась перспективной. Старые языки были модернизированы в универсальные варианты — Алгол-68, Фортран-77.

Значительным событием в истории языков программирования стало создание в 1971 г. языка Паскаль. Его автор — швейцарский профессор Н.Вирт — разрабатывал Паскаль как учебный язык структурного программирования.

Наибольший успех в распространении этого языка обеспечили персональные компьютеры. Фирма Borland International, Inc (США) разработала систему программирования Турбо Паскаль для ПК

Турбо Паскаль — это не только язык и транслятор с него, но еще и операционная оболочка, обеспечивающая пользователю удобство работы. Турбо Паскаль вышел за рамки учебного предназначения и стал языком профессионального программирования с универсальными возможностями. Транслятор с Турбо Паскаля по оптимальности создаваемых им программ близок наиболее удачному в этом отношении транслятору — транслятору с Фортрана. В силу названных достоинств Паскаль стал основой многих современных языков программирования, например, таких как Ада, Модула-2 и др.

Язык программирования Си (английское название — С) создавался как инструментальный язык для разработки операционных систем, трансляторов, баз данных и других системных и прикладных программ. Так же как и Паскаль, Си — это язык структурного программирования, но, в отличие от Паскаля, в нем заложены возможности непосредственного обращения к некоторым машинным командам, к определенным участкам памяти компьютера. Дальнейшее развитие Си привело к созданию языка объектно-ориентированного программирования Си++.

Модула-2 — это еще один язык, предложенный Н.Виртом, основанный на языке Паскаль и содержащий средства для создания больших программ.

ЭВМ будущего, пятого поколения называют машинами «искусственного интеллекта». Но прототипы языков для этих машин были созданы существенно раньше их физического появления. Это языки ЛИСП и Пролог.

ЛИСП появился в 1965 г. Язык ЛИСП основан на понятии рекурсивно определенных функций. А поскольку доказано, что любой алгоритм может быть описан с помощью некоторого набора рекурсивных функций, то ЛИСП, по сути, является универсальным языком. С его помощью на ЭВМ можно моделировать достаточно сложные процессы, в частности интеллектуальную деятельность людей.

Язык Пролог разработан во Франции в 1972 г. также для решения проблемы «искусственного интеллекта». Пролог позволяет в формальном виде описывать различные утверждения, логику рассуждений и заставляет ЭВМ давать ответы на заданные вопросы.

Реализовать тот или иной язык программирования на ЭВМ — это значит создать транслятор с этого языка для данной ЭВМ. Существуют два принципиально различных метода трансляции. Они называются соответственно компиляция и интерпретация.

При компиляции в память ЭВМ загружается программа-компилятор. Она воспринимает текст программы на ЯПВУ как исходную информацию. После завершения компиляции получается программа на языке машинных команд. Затем в памяти остается только программа на ЯМК, которая выполняется, и получаются требуемые результаты.

Интерпретатор в течение всего времени работы программы находится во внутренней памяти. В ОЗУ помещается и программа на ЯПВУ. Интерпретатор в последовательности выполнения алгоритма «читает» очередной оператор программы, переводит его в команды и тут же выполняет эти команды. Затем переходит к переводу и выполнению следующего оператора. При этом результаты предыдущих переводов в памяти не сохраняются. При повторном выполнении одной и той же команды она снова будет транслироваться. При компиляции исполнение программы разбивается на два этапа: трансляцию и выполнение. При интерпретации, поскольку трансляция и выполнение совмещены, программа на ЭВМ проходит в один этап. Однако откомпилированная программа выполняется быстрее, чем интерпретируемая. Поэтому использование компиляторов удобнее для больших программ, требующих быстрого счета. Программы на Паскале, Си, Фортране всегда компилируются. Бейсик чаще всего реализован через интерпретатор.

Краткая история и классификация языков программирования

Первые языки программирования были очень примитивными и мало чем отличались от формализованных упорядоченных последовательностей единиц и нулей, понятных компьютеру. Использование таких языков было крайне неудобно с точки зрения программиста, так как он должен был знать числовые коды всех машинных команд, должен был сам распределять память под команды программы и данные.

Для того, чтобы облегчить общение человека с ЭВМ были созданы языки программирования типа Ассемблер. Переменные величины стали изображаться символическими именами. Числовые коды операций заменились на мнемонические обозначения, которые легче запомнить. Язык программирования приблизился к человеческому языку, и отдалился от языка машинных команд.

Один из первых языков программирования – Фортран (Formula Translation) был создан в середине 50-х годов. Благодаря своей простоте и тому, что на этом языке накоплены большие библиотеки программ Фортран и в наши дни остается одним из самых распространенных. Он используется для инженерных и научных расчетов, для решения задач физики и других наук с развитым математическим аппаратом.

Для решения экономических задач был создан язык программирования — Кобол.

Расширение областей применения ЭВМ влечет за собой создание языков, ориентированных на новые сферы применения: Снобол – алгоритмический язык для обработки текстовой информации, Лисп — алгоритмический язык для обработки символов. Лисп находит широкое применение в исследованиях по созданию искусственного интеллекта.

В 1968 г. был объявлен конкурс на лучший язык программирования для обучения студентов. Победителем стал язык Алгол-68, но широкого распространения не получил. Для этого конкурса Никлаус Вирт создал язык Паскаль, достаточно простой, удобный, с наличием мощных средств структурирования данных. Хотя Паскаль был разработан как язык для обучения программированию, он впоследствии получил широкое развитие и в настоящее время считается одним из самых используемых языков. Для обучения младших школьников Самуэлем Пайпертом был разработан язык Лого. Он отличается простотой и богатыми возможностями.

Широкое распространение в школах в качестве обучающего языка получил язык Бейсик, позволяющий взаимодействовать с ЭВМ в режиме непосредственного диалога. Спустя много лет после изобретения Бейсика, он и сегодня самый простой для освоения из десятков языков общецелевого программирования.

Необходимость разработки больших программ, управляющих работой ЭВМ, потребовала создания специального языка программирования СИ в начале 70-х г. Он является одним из универсальных языков программирования. В отличии от Паскаля, в нем заложены возможности непосредственного обращения к некоторым машинным командам и к определенным участкам памяти компьютера. Си широко используется как инструментальный язык для разработки операционных систем, трансляторов, баз данных и других системных и прикладных программ. Си – это язык программирования общего назначения, хорошо известный своей эффективностью, экономичностью, и переносимостью. Во многих случаях программы, написанные на Си, сравнимы по скорости с программами, написанными на языке Ассемблера. При этом они имеют лучшую наглядность и их более просто сопровождать. Си сочетает эффективность и мощность в относительно малом по размеру языке.

Читать еще:  C многопоточное программирование

Появление функционального программирования привело к созданию языка Пролог. Этот язык программирования разрабатывался для задач анализа и понимания естественных языков на основе языка формальной логики и методов автоматического доказательства теорем.

В 80-х г. 20 века был создан язык Ада. Этот язык в дополнение к классическим свойствам, обеспечивает программирование задач реального времени и моделирования параллельного решения задач.

Существуют различные классификации языков программирования. По наиболее распространенной классификации все языки программирования делят на языки низкого, высокого и сверхвысокого уровня.

В группу языков низкого уровня входят машинные языки и языки символического кодирования: (Автокод, Ассемблер). Операторы этого языка – это те же машинные команды, но записанные мнемоническими кодами, а в качестве операндов используются не конкретные адреса, а символические имена. Все языки низкого уровня ориентированы на определенный тип компьютера, т. е. являются машинно-зависимыми. Машинно-ориентированные языки – это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.).

Следующую, существенно более многочисленную группу составляют языки программирования высокого уровня. Это Фортран, Алгол, Кобол, Паскаль, Бейсик, Си, Пролог и т.д. Эти языки машинно-независимы, т.к. они ориентированы не на систему команд той или иной ЭВМ, а на систему операндов, характерных для записи определенного класса алгоритмов. Однако программы, написанные на языках высокого уровня, занимают больше памяти и медленнее выполняются, чем программы на машинных языках.

К языкам сверхвысокого уровня можно отнести лишь Алгол-68 и APL. Повышение уровня этих языков произошло за счет введения сверхмощных операций и операторов.

Другая классификация делит языки на вычислительные и языки символьной обработки. К первому типу относят Фортран, Паскаль, Алгол, Бейсик, Си, ко второму типу — Лисп, Пролог, Снобол и др.

В современной информатике можно выделить два основных направления развития языков программирования: процедурное и непроцедурное.

Процедурное программирование возникло на заре вычислительной техники и получило широкое распространение. В процедурных языках программа явно описывает действия, которые необходимо выполнить, а результат задается только способом получения его при помощи некоторой процедуры, которая представляет собой определенную последовательность действий.

Среди процедурных языков выделяют в свою очередь структурные и операционные языки. В структурных языках одним оператором записываются целые алгоритмические структуры: ветвления, циклы и т.д. В операционных языках для этого используются несколько операций. Широко распространены следующие структурные языки: Паскаль, Си, Ада, ПЛ/1. Среди операционных известны Фортран, Бейсик, Фокал.

Непроцедурное (декларативное) программирование появилось в начале 70-х годов 20 века, но стремительное его развитие началось в 80-е годы, когда был разработан японский проект создания ЭВМ пятого поколения, целью которого явилась подготовка почвы для создания интеллектуальных машин. К непроцедурному программированию относятся функциональные и логические языки.

В функциональных языках программа описывает вычисление некоторой функции. Обычно эта функция задается как композиция других, более простых, те в свою очередь разлагаются на еще более простые и т.д. Один из основных элементов в функциональных языках — рекурсия, то есть вычисление значения функции через значение этой же функции от других элементов. Присваивания и циклов в классических функциональных языках нет.

В логических языках программа вообще не описывает действий. Она задает данные и соотношения между ними. После этого системе можно задавать вопросы. Машина перебирает известные и заданные в программе данные и находит ответ на вопрос. Порядок перебора не описывается в программе, а неявно задается самим языком. Классическим языком логического программирования считается Пролог. Построение логической программы вообще не требует алгоритмического мышления, программа описывает статические отношения объектов, а динамика находится в механизме перебора и скрыта от программиста.

Можно выделить еще один класс языков программирования — объектно-ориентированные языки высокого уровня. На таких языках не описывают подробной последовательности действий для решения задачи, хотя они содержат элементы процедурного программирования. Объектно-ориентированные языки, благодаря богатому пользовательскому интерфейсу, предлагают человеку решить задачу в удобной для него форме. Примером такого языка может служить язык программирования визуального общения Object Pascal.

Языки описания сценариев, такие как Perl, Python, Rexx, Tcl и языки оболочек UNIX, предполагают стиль программирования, весьма отличный от характерного для языков системного уровня. Они предназначаются не для написания приложения с нуля, а для комбинирования компонентов, набор которых создается заранее при помощи других языков. Развитие и рост популярности Internet также способствовали распространению языков описания сценариев. Так, для написания сценариев широко употребляется язык Perl, а среди разработчиков Web-страниц популярен JavaScript.

Языки программирования классификация и история развития

Мы расскажем вам краткую историю с чего все начиналось и как зарождалось программирование. Также мы расскажем про самые первые языки программирования.

Изначально программирование имело крайне примитивный вид и практически не имело отличий от упорядоченного бинарного кода с формализованным подходом. По сути, при зарождении сферы отличий языка программирования от компьютерного кода было немного. Очевидных и естественных удобств для программиста не существовало, он обязан был обладать знаниями числовых кодов для каждой команды машины. Даже распределение памяти для выполнения команд ложилось на специалиста.

Для упрощения обращения с ЭВМ люди стали активно разрабатывать языки, одним из первых стал Ассемблер. Для отображения переменных стали использоваться символьные наименования. Вместо числовых операций человеку достаточно знать мнемонические имена, их запоминание в разы облегчалось. Уже на этом этапе языки программирования стали более приближёнными к понятному для человека языку.

К первооткрывателям среди языков программирования относится Фортран – это сокращённое сочетание 2 слов: Formula и Translation. Создан уже в середине 50-х. До сих пор язык используется благодаря лёгкости и простоте написания, а также развитой системе библиотек для Фортран. Чаще используется для научных и инженерных подсчётов, а также активно применяется в физичке и остальных науках, связанных с математикой.

Узконаправленные языки

Из-за увеличения сфер использования ЭВМ появились и другие языки для отдельных разработок в новых сферах:

  • экономическое направление оставалось незанятым до появления Кобол;
  • Снобол – обрабатывает алгоритмы, связанные с текстами;
  • Лисп. Работает на основании алгоритмов для отработки символов. Активно используется для формирования искусственного интеллекта.

Уже в 1968 г. был впервые запущен конкурс, в котором главным местом являлось звание лучшего языка программирования для начала карьерного пути. Данные планировалось использовать для обучения специалистов. Победу одержал Алгол-68 , но он остался малоизвестным, о популярности и речь не идёт.

Специально для участия в конкурсе был создан Паскаль, разработчиком являлся Никлаус Вирт. Язык весьма доступный, удобный и объединяет немало мощных инструментов для структурирования информации. Несмотря на изначальную разработку с целью обучения студентов, Паскаль получил широкое распространение и активно развивался. Даже сегодня он является одним из лучших и известнейших языков программирования.

Для обучения детей в школах был создан Лого, у истоков стоял Самуэль Пайперт. Достоинства – простота работы и обилие возможностей.

В школах стал преподаваться простой язык Бейсик , он легко взаимодействует с ЭВМ в качестве прямого диалога. Время никак не повлияло на эту сферу, до сих пор Бейсик является самым простым языком для начала изучения большинства распространённых направлений программирования.

Создание языка C

Развитие возможностей вычислительного оборудования привело к необходимости написания ёмких программ для управления ЭВМ. Это место по праву занял язык Си, который стал активно использоваться в 70-х годах . Явным достоинством языка является его универсальность. Он превосходит Паскаль благодаря наличию вложенных возможностей сотрудничества с разными машинными командами и подходящими частями памяти.

Си используется повсеместно в качестве инструментального языка для написания операционных платформ, трансляционных устройств, баз данных и остальных прикладных, системных задач. Си не имеет чёткой направленности, он подходит для многих задач из-за эффективности, лёгкости переноса и экономного потребления ресурсов. Чаще всего Си по скорости обработки данных сопоставим с Ассемблером, производительность программ на обоих языках будет приблизительно равной. В небольшом языке заложена немалая мощность.

Пролог и Ада

Внедрение функционального программирования неизбежно повлекло создание Пролога. Задачи языка сводились к анализу и взаимодействию с человеческими языками. Логика приложения формальна, она оптимально подходит для автоматического решения задач и теорем.

Только в 80-х годах был разработан язык Ада . Он расширяет классическое понимание и свойства языков того периода. Ада могла решать задачи в режиме реального времени и моделировать независимые решения.

Классификация

Сегодня разработаны классификации языков по уровню работы, это распределение самое распространённое. Выделяют 3 основных уровня:

  1. Низкий. Сюда относятся различные машинные языки или разновидности с символическим кодирование типа Ассемблера и Автокода. За основу взяты операторы машинных команд, только разработаны с привязкой к мнемоническому коду. Операндами являются уже не точные адреса, а символьное обозначение имён. Все модели разработаны для отдельных разновидностей ПК, они являются машинно-зависимыми. В подобных языках отмечается сильная зависимость языка от внутренних особенностей системы;
  2. Высокий. Языки встречаются куда чаще, они более удобны в использовании. К ним причисляются: Алгол, С, Пролог, Паскаль, Бейсик, Фортран и другие. Перечисленные языки не имеют жёсткой зависимости от машины, ведь они основываются на возможностях системы операндов, которые подобны для классовых алгоритмов. Недостатками высокого уровня являются большая ресурсоёмкость и медленное исполнение;
  3. Сверхвысокий. Представителей языков крайне мало, только APL и Алгол-68 . Их считают сверхвысокого уровня из-за разработки сверхмощных операторов.
Читать еще:  Запрограммировать включение компьютера

Согласно другой классификации языки делятся на:

  • символьные – Пролог, Лисп и Снобол;
  • вычислительные – Паскаль, С, Алгол, Бейсик, Фортран.

Направления развития

Информатика в современном мире развивается в 3 ключевых направлениях:

  1. Процедурное появилось в период активнейшего развития компьютеров и других вычислительных устройств, с тем пор широко используется. В процедурных направлениях присутствуют выраженные описания действий, необходимых к выполнению. Для получения результата всегда проводится определённая процедура, которую составляют различные последовательности манипуляций. Процедурные языки дополнительно разделяются на:
    • Структурные. В них используется один оператор для записи цельных алгоритмом: циклов, функцию, ветвлений и остального. Более известны: Паскаль, Ада и С.
    • Операционные. Применяют несколько различных действий. Среди самых известных разновидностей: Фокал, Фортран и Бейсик.
  2. Непроцедурные. Языки программирования имеют декларативную структуру, появление которой приходится на 70-е года. Активнее всего начали развиваться в 80-х годах после появления проекта формирования 5 поколения ЭВМ. Основная задача – создание возможностей для построения высокоинтеллектуальных машин. Они также разделяются на:
    • Функциональные. Программа выполняет исчисление определённой функции, которая берёт за основу другие относительно простые алгоритмы и более простые задачи. В основе функционального направления используется основной элемент – рекурсия. Она подразумевает расчёт значений функции с помощью задействования её в других элементах. В языке отсутствуют циклы и методика присваивания значений.
    • Логические. Программа вовсе не требует описание действий, её основу составляют соотношения данных и их значения. Только после расчёта можно получать ответы на вопросы. После перебирания известных параметров выводится ответ. В программе отсутствует метод или порядок обнаружения ответа, он неявным образом устанавливается языком. Ярким представителем является Пролог. Из направления полностью устранено алгоритмическое мышление, только статические отношения между объектами, а вся динамика сокрыта от разработчика и сводится к перебору данных.
  3. Объектно-ориентированные языки, все они являются разновидностью высокого уровня программирования. Подобные языки не нуждаются в описании чёткой последовательности манипуляций для получения результата задачи, но отдельные компоненты процедурного направления присутствуют. Пользователям значительно проще работать с такими языками, так как они обладают доступным и богатым интерфейсом. Лучшим примером подобного направления с визуальным общением является Object Pascal.

Существуют языки для написания сценариев, известными являются Rexx, Tcl, Perl и Python, а также языки оболочек систем Unix. В них разрабатывается индивидуальный стиль написания кода, который отличается от известного принципа системного уровня программирования. Они не используются для создания приложений на нижнем уровне, скорее для комбинирования различных компонентов из разных языков, из которых составляется набор отдельных функций.

Активнее всего стали развиваться по мере распространения интернета, от чего стали широко применяться языки сценариев. Для создания сценариев чаще всего применяется Perl, а для Web-части пользуется популярностью JavaScript.

Языки программирования, их классификация и развитие

Изобретение языка программирования высшего уровня позволило нам общаться с машиной, понимать её (если конечно Вам знаком используемый язык), как понимает

Языки программирования, их классификация и развитие

Другие материалы по предмету

Реферат на тему:

Языки программирования, их классификация и развитие

2. Классификация языков программирования

2.1. Машинно ориентированные языки

2.1.1. Машинные языки

2.1.2. Языки символического кодирования

2.2. Машинно независимые языки

2.2.1. Машинно независимые языки

2.2.2. Универсальные языки

2.2.3. Диалоговые языки

2.2.4. Непроцедурные языки

3. Развитие языков программирования

3.6. Пролог и Пролог++

3.8.1. Особенности языка Си

3.8.2. Недостатки языка Си

3.9.1. Замечание по проекту языка Си++

Язык формирует наш способ

мышления и определяет то,

о чем мы можем мыслить.

Прогресс компьютерных технологий определил процесс появления новых разнообразных знаковых систем для записи алгоритмов языков программирования. Смысл появления такого языка оснащенный набор вычислительных формул дополнительной информации, превращает данный набор в алгоритм.

Язык программирования служит двум связанным между собой целям: он дает программисту аппарат для задания действий, которые должны быть выполнены, и формирует концепции, которыми пользуется программист, размышляя о том, что делать. Первой цели идеально отвечает язык, который настолько «близок к машине», что всеми основными машинными аспектами можно легко и просто оперировать достаточно очевидным для программиста образом. Второй цели идеально отвечает язык, который настолько «близок к решаемой задаче», чтобы концепции ее решения можно было выражать прямо и коротко.

Связь между языком, на котором мы думаем/программируем, и задачами и решениями, которые мы можем представлять в своем воображении, очень близка. По этой причине ограничивать свойства языка только целями исключения ошибок программиста в лучшем случае опасно. Как и в случае с естественными языками, есть огромная польза быть, по крайней мере, двуязычным. Язык предоставляет программисту набор концептуальных инструментов, если они не отвечают задаче, то их просто игнорируют. Например, серьезные ограничения концепции указателя заставляют программиста применять вектора и целую арифметику, чтобы реализовать структуры, указатели и т.п. Хорошее проектирование и отсутствие ошибок не может гарантироваться чисто за счет языковых средств.

Может показаться удивительным, но конкретный компьютер способен работать с программами, написанными на его родном машинном языке. Существует почти столько же разных машинных языков, сколько и компьютеров, но все они суть разновидности одной идей простые операции производятся со скоростью молнии на двоичных числах.

Персональные компьютеры IBM используют машинный язык микропроцессоров семейства 8086, т.к. их аппаратная часть основывается именно на данных микропроцессорах.

Можно писать программы непосредственно на машинном языке, хотя это и сложно. На заре компьютеризации(в начале 1950-х г.г.), машинный язык был единственным языком, большего человек к тому времени не придумал. Для спасения программистов от сурового машинного языка программирования, были созданы языки высокого уровня (т.е. немашинные языки), которые стали своеобразным связующим мостом между человеком и машинным языком компьютера. Языки высокого уровня работают через трансляционные программы, которые вводят «исходный код» (гибрид английских слов и математических выражений, который считывает машина), и в конечном итоге заставляет компьютер выполнять соответствующие команды, которые даются на машинном языке. Существует два основных вида трансляторов: интерпретаторы, которые сканируют и проверяют исходный код в один шаг, и компиляторы, которые сканируют исходный код для производства текста программы на машинном языке, которая затем выполняется отдельно.

Одно, часто упоминаемое преимущество интерпретаторной реализации состоит в том, что она допускает «непосредственный режим». Непосредственный режим позволяет вам задавать компьютеру задачу вроде PRINT 3.14159*3/2.1 и возвращает вам ответ, как только вы нажмете клавишу ENTER (это позволяет использовать компьютер стоимостью 3000 долларов в качестве калькулятора стоимостью 10 долларов). Кроме того, интерпретаторы имеют специальные атрибуты, которые упрощают отладку. Можно, например, прервать обработку интерпретаторной программы, отобразить содержимое определенных переменных, бегло просмотреть программу, а затем продолжить исполнение.

Больше всего программистам нравится в интерпретаторах возможность получения быстрого ответа. Здесь нет необходимости в компилировании, так как интерпретатор всегда готов для вмешательства в вашу программу. Введите RUN и результат вашего самого последнего изменения оказывается на экране.

Однако интерпретаторные языки имеют недостатки. Необходимо, например, иметь копию интерпретатора в памяти все время, тогда как многие возможности интерпретатора, а следовательно и его возможности могут не быть необходимыми для исполнения конкретной программы.

Слабо различимым недостатком интерпретаторов является то, что они имеют тенденцию отбивать охоту к хорошему стилю программирования. Поскольку комментарии и другие формализуемые детали занимают значительное место программной памяти, люди стремятся ими не пользоваться. Дьявол менее яростен, чем программист, работающий на интерпретаторном Бейсике, пытающийся получить программу в 120К в памяти емкостью 60К. но хуже всего то, что интерпретаторы тихоходны. Ими затрачивается слишком много времени на разгадывание того, что делать, вместо того чтобы заниматься действительно делом.

При исполнении программных операторов, интерпретатор должен сначала сканировать каждый оператор с целью прочтения его содержимого (что этот человек просит меня сделать?), а затем выполнить запрошенную операцию. Операторы в циклах сканируются излишне много.

Рассмотрим программу: на интерпретаторном Бэйсике 10 FOR N=1 TO 1000 20 PRINT N,SQR(N) 30

NEXT N при первом переходе по этой программе Бейсик-Интерпретатор должен разгадать что означает строка 20:

1.преобразовать числовую переменную N в строку

2.послать строку на экран

3.переместить в следующую зону печати

4.вычислить квадратный корень из N

5.преобразовать результат в строку

6.послать строку на экран

При втором проходе цикла все это разгадывание повторяется снова, так как абсолютно забыты все результаты изучения этой строки какую-то миллисекунду тому назад. И так во всех следующих 998 проходах. Совершенно очевидно, что если вам удалось каким-то образом отделить фазу сканирования/понимания от фазы исполнения вы имели бы более быструю программу. И это как раз то, для чего существуют компиляторы.

Компилятор-это транслятор текста на машинный язык, который считывает исходный текст. Он оценивает его в соответствии с синтаксической конструкцией языка и переводит на машинный язык. Другими словами, компилятор не исполняет программы, он их строит. Интерпретаторы невозможно отделить от программ, которые ими прогоняются, компиляторы делают свое дело и уходят со сцены. При работе с компилирующим языком, таким как Турбо-Бейсик, вы придете к необходимости мыслить о ваших программах в признаках двух главных фаз их жизни: периода компилирования и периода прогона. Большинство программ будут прогоняться в четыре — десять раз быстрее их интерпретаторных эквивалентов. Если вы поработаете над улучшением, то сможете достичь 100-кратного повышения быстродействия. Оборотная сторона монеты состоит в том, что программы, расходующие большую часть времени на возню с файлами на дисках или ожидание ввода, не смогут продемонстрировать какое-то впечатляющее увеличение скорости.

Читать еще:  Вспомогательный алгоритм в языках программирования это

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

2.1. Машинно ориентированные языки

Машинно ориентированные языки это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.). Машинно ориентированные языки позволяют использовать все возможности и особенности Машинно зависимых языков:

  1. высокое качество создаваемых программ (компактность и скорость выполнения);
  2. возможность использования конкретных аппаратных ресурсов;
  3. предсказуемость объектного кода и заказов памяти;
  4. для составления эффективных программ необходимо знать систему команд и особенности функционирования данной ЭВМ;
  5. трудоемкость процесса составления программ ( особенно на машинных языках и ЯСК), плохо защищенного от появления ошибок;
  6. низкая скорость программирования;
  7. невозможность непосредственного использования программ, составленных на этих языках, на ЭВМ других типов.

Машинно-ориентированные языки по степени автоматического программирования подразделяются на классы.

История развития языков программирования

Для работы первых программ нужно было устанавливать ключевые переключатели на передней панели вычислительного устройства. Естественно, с помощью такого способа можно было составлять только небольшие программы. Одна из первых попыток создания полноценного языка программирования была предпринята немецким ученым Конрадом Цузе, который за период 1943–1945 гг. разработал язык Plankalkul. Plankalkul был очень перспективным языком, который фактически являлся языком высокого уровня, однако во времена войны он не получил должной практической реализации, а его описание было опубликовано только в 1972 г.

Машинный код. Ассемблер

История языков программирования начинается с разработки машинного языка: языка логического нуля и единицы. Запись с помощью этого языка была очень сложной и утомительной.

Для облегчения работы программистов в конце 1940-х гг. был разработан язык ассемблер. Вместо двоичных цифр, которые обозначали какую-либо команду, записывались короткие слова или аббревиатуры. Программисты считают ассемблер языком программирования низкого уровня, поскольку он близок к языку самого низкого уровня – машинному. Программы, написанные на ассемблере, напрямую зависят от характеристик конкретного процессора, поэтому его называют машинно-ориентированным языком.

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Написание программ на ассемблере является довольно сложной задачей, к тому же необходимы знания устройств компьютера. И тем не менее программы на ассемблере – самые эффективные и работоспособные.

Алгоритмические языки

В ходе развития программирования возникла необходимость разработки новых, более совершенных языков программирования, которые бы были схожи с естественными языками и позволяли бы не работать напрямую с машинными командами. Их стали называть языками высокого уровня. Языки высокого уровня ориентированы на описание алгоритмов, поэтому их называют алгоритмическими языками. Преимуществом таких языков является большая наглядность и независимость от конкретного компьютера.

Поскольку компьютером распознается только машинный язык, программа, написанная на алгоритмическом языке, перед выполнением должна переводится на этот язык специальной программой – транслятором. В трансляторе заложены все правила алгоритмического языка и способы преобразования различных его конструкции на машинный язык. Существуют две разновидности трансляции:

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

  • Компиляция (Compilation) – метод выполнения программ, при котором инструкции программы выполняются только том случае, когда собран перевод всего текста программы.
  • Интерпретация (Interpretation) – метод выполнения программ, при котором инструкции программы переводятся и сразу выполняются.

Преимуществом программ, написанных на алгоритмическом языке, является упрощение работы с программой за счет относительной простоты написания, удобной читаемости, возможности ее коррекции. К недостаткам относятся: дополнительное время и память на трансляцию.

Структурное программирование

В 1954 г. была начата разработка первого компилятора языка высокого уровня. Через два года появился язык Fortran (FORmula TRANslator – «переводчик формул»). Язык содержал средства, которые значительно упрощали разработку, однако программирование на Fortran не было простой задачей: если в коротких программах он был легко понимаемым, то когда дело касалось больших программ язык становился нечитаемым. Несмотря на это, язык был довольно успешным и было выпущено много его версий.

Проблемы были решены после разработки языков структурного программирования: в них появилась возможность создания программных блоков, независимых подпрограмм, поддержки рекурсии и локальных переменных, отсутствие оператора безусловного перехода (GoTo). Таким образом, такие языки стали поддерживать возможность разбиения программы на составляющие элементы.

На протяжении десяти лет было создано достаточно большое число новых языков:

  1. Algol (1958 г.) предназначался для записи алгоритмов, которые составлены из обособленных блоков;
  2. Cobol (1959 г.) использовался для массовой обработки данных в сферах управления и бизнеса;
  3. Basic (1965 г.) позволял писать простые программы, использовался для обучения основам программирования.

Совсем немногие из созданных языков были структурированными. Также были созданы специализированные языки: Lisp, Prolog, Forth и т.д. Особого внимания заслуживает язык Pascal (1970 г.), названный в честь ученого Блеза Паскаля, который использовался как для обучения, так и для решения задач различной сложности. Программы на Pascal легко читаемы, что позволяет быстро находить и исправлять ошибки, также он был хорошо структурированным. Все вышеперечисленное привело к его широкой распространенности, и даже в данное время его активно используют в учебных заведениях.

В 1972 г. появился язык С, что стало успешным шагом в программировании. Язык сочетал в себе преимущества многих языков и обладал большим числом разных нововведений. Широкие возможности, структурированность и относительная простота его изучения позволили языку быстро стать признанным и завоевать место одного из основных языков.

Появление структурного программирования дало отличные результаты, но все же было еще сложно писать длинные и серьезные программы.

Объектно-ориентированное программирование (ООП)

С 1970-х гг. были заложены основы объектно-ориентированного программирования (ООП), которое возникло как поседствие развития процедурного программирования, при котором данные и подпрограммы их обработки формально не были связаны.

ООП включает следующие основные понятия:

  • Класс – модель ещё не существующего объекта. Фактически он является схемой объекта, описывая его устройство.
  • Объект – экземпляр класса, сущность в адресном пространстве вычислительной системы, которая появляется при создании экземпляра класса.
  • Абстракция – присвоение объекту характеристик, четко определяющих его границы, которые отличают его от всех других объектов. Основной идеей является отделение способа использования составных объектов данных от деталей их реализации в виде более простых объектов.
  • Инкапсуляция – объединение свойств (данных) и методов (подпрограмм) в классе для того, чтобы скрыть данные объекта от остальной программы и обеспечить целостность и независимость объекта (изменение свойств объекта возможно только через специальные методы класса).
  • Наследование – механизм языка, который позволяет описать новый класс на основе уже существующего класса (или классов) с добавлением новых свойств и методов.
  • Полиморфизм – свойство системы использовать объекты с одинаковым интерфейсом без получения информации о его типе и внутренней структуре.

В 1967 г. появился язык Симула – первый язык программирования, в котором были предложены принципы объектной ориентированности. Он поддерживал работу с объектами, классами, виртуальными методами и т.д., но все эти возможности не получили достойной оценки современников. Тем не менее, большинство этих концепций были заложены Аланом Кэем и Дэном Ингаллсом в язык Smalltalk, который стал первым широко распространённым объектно-ориентированным языком программирования.

В настоящее время число прикладных языков программирования, которые реализуют объектно-ориентированную парадигму, является наибольшим по отношению к другим парадигмам. Основные языки, которые поддерживают концепцию ООП: C++, C#, Object Pascal (Delphi), Java и т.д.

Развитие Интернета

С развитием технологии WWW (World Wide Web) Интернет стал очень популярным. Было создано большое количество вспомогательных языков для обеспечения работы с Интернетом, оформления сайтов, доступа к ресурсам и т.д.

Становится распространенным интерпретируемый язык Perl, который отличается своей простотой и легкой переносимостью на другие платформы. Он предназначен для написания приложений и CGI-скриптов различной сложности. Также широко используется и играет значительную роль в развитии и функционировании Интернета язык Java.

В 1970-х гг. появился язык SQL – язык структурированных запросов, который был создан для доступа и работы с базами данных.

Для написания кодов страниц веб-сайтов разработан язык разметки гипертекстов HTML, который содержит команды для разметки и оформления текста и графики. Для придания большей привлекательности и функциональности сайта используются:

  • Скрипты JavaScript, которые выполняются в веб-браузере пользователя и используются в основном для улучшения внешнего вида сайта и решения мелких задач.
  • Скрипты PHP, которые выполняются на стороне сервера и посылают в браузер пользователя уже обработанную информацию. Применяются для создания динамических HTML-страниц, гостевых книг, ведения форумов и опросов.
  • CGI-сценарии, которые написаны преимущественно на Perl, C/C++, выполняются на стороне сервера и зависят от конкретных действий пользователя. Применяются, как и сценарии PHP, для создания динамических HTML-страниц, гостевых книг, ведения форумов и опросов.

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector