 |
Поколения языков программирования
|
|
|
|
Поколения языков программирования связаны с поколениями ЭВМ, что вполне
естественно, поскольку в той или иной мере отражают быстродействие, эффективность
и возможности, которые предоставляются аппаратной платформой.
Первое поколение языков программирования датируется началом 1950-х гг. Это
низкоуровневые языки – язык машинных команд и язык ассемблера. Основная отличи-
тельная особенность: они ориентированы на конкретный компьютер.
Второе поколение – конец 1950-х–начало 1960-х гг. Разработан символьный ас-
семблер, в котором появилось понятие переменной. Основная отличительная особен-
ность: ориентирование на абстрактный компьютер с такой же системой команд.
Третье поколение – 1960-е гг. по настоящее время. Универсальные языки про-
граммирования высокого уровня. Их характеристики: относительная простота; незави-
симость от конкретного компьютера; возможность использования мощных синтаксиче-
ских конструкций. Простота языка позволяет писать небольшие программы и людям,
которые не являются профессиональными программистами. Основная отличительная
особенность языков третьего поколения: ориентирование на алгоритм (алгоритмиче-
ские языки).
Четвертое поколение – с начала 1970-х г.г. до сегодняшнего времени. Это про-
блемно-ориентированные языки, оперирующие конкретными понятиями узкой области.
Как правило, в них встраивают мощные операторы, позволяющие одной строкой опи-
сывать функции, для реализации которых на универсальных языках потребовались бы
сотни или даже тысячи строк исходного кода. Сюда же относятся языки запросов, язы-
ки описания данных, языки разметки и т.д., которые, строго говоря, языками програм-
|
|
|
мирования как таковыми не являются, но при этом ориентированы на решение специ-
фичных задач. Основная отличительная особенность языка четвертого поколения: при-
ближение к человеческой речи (декларативные языки).
80. Компиляторы и интерпретаторы.
С помощью языка программирования создается не готовая программа, а только ее
текст, описывающий ранее разработанный алгоритм. Чтобы получить работающую
программу, надо этот текст перевести в машинный код и использовать отдельно от ис-
ходного текста, либо сразу выполнять команды языка, указанные в тексте программы.
первая задача выполняется компилятором, вторая – интерпретатором.
Интерпретатор моделирует виртуальную вычислительную машину, для которой
базовыми инструкциями служат не элементарные команды процессора, а операторы
языка программирования. В процессе выполнения программы он считывает очередную
команду программы, анализирует ее структуру и сразу исполняет. После того, как те-
кущая команда успешно выполнена, интерпретатор переходит к следующей и т.д. При
этом если одна и та же команда выполняется в программе многократно, интерпретатор
будет выполнять ее так, как будто встретил впервые. Вследствие этого программы, в
которых требуется осуществить большой объём вычислений, выполняются медленно.
Кроме того, для выполнения программы на компьютере должен иметься сам интерпре-
татор.
Компиляторы полностью обрабатывают исходный код программы. Они просмат-
ривают его в поиске синтаксических ошибок, производят определенный смысловой
анализ, а затем автоматически переводят (транслируют) на машинный язык. Нередко
при этом выполняется оптимизация с помощью набора методов, позволяющих повы-
сить быстродействие программы (например, с помощью инструкций, ориентированных
на конкретный процессор, путём исключения ненужных команд, промежуточных вы-
|
|
|
числений и т.д.). В результате приложение получается законченным и эффективным.
Такая программа работает в сотни раз быстрее программы, выполняемой с помощью
интерпретатора, а также может быть перенесена на другие компьютеры с процессором,
поддерживающим соответствующий машинный код, при этом наличие компилятора
или интерпретатора на них не требуется.
Недостаток компилятора – трудоёмкость трансляции языков программирования,
ориентированных на обработку данных сложных структур, часто заранее неизвестной
или динамически меняющейся во время работы программы. Тогда в машинный код
приходиться вставлять множество дополнительных проверок, анализировать наличие
ресурсов операционной системы, динамически их захватывать и освобождать, форми-
ровать и обрабатывать в памяти компьютера сложные объекты, что на уровне жестко
заданных машинных инструкций осуществить довольно трудно, а для задачи почти не-
возможно.
С помощью интерпретатора, наоборот, допустимо в любой момент остановить
программу, исследовать содержимое памяти, организовать диалог с пользователем, вы-
полнить сколь угодно сложные преобразования и при этом постоянно контролировать
состояние окружающей программно-аппаратной среды, благодаря чему достигается
высокая надёжность работы. Интерпретатор при выполнении каждого оператора про-
веряет множество характеристик операционной системы и при необходимости макси-
мально подробно информирует разработчика о возникающих проблемах. Кроме того,
интерпретатор очень удобен для использования в качестве инструмента изучения про-
граммирования, так как позволяет понять принципы работы любого отдельного опера-
тора языка.
В реальных системах программирования перемешаны технологии и компиляции,
и интерпретации. В процессе отладки программа может выполняться по шагам, а ре-
зультирующий код не обязательно будет машинным – он даже может быть исходным
кодом, написанном на другом языке программирования (это существенно упрощает
процесс трансляции, но требует компилятора для конкретного языка), или промежу-
точным машинно-независимым кодом абстрактного процессора, который в различных
|
|
|
машинных архитектурах будет выполняться с помощью интерпретатора или компили-
роваться в соответствующий машинный код.
81. Технология программирования.
Технология программирования – это система методов, способов и приемов обра-
ботки и выдачи информации. Она позволяет в определенной мере учесть появляющие-
ся при разработке программы трудности и преодолеть их.
Язык программирования формируется на основе определенного алфавита и стро-
гих правил построения предложений (синтаксиса). В алфавит языка могут входить бук-
вы, цифры, математические символы, а также операторы.
Для небольших задач написание программ как правило не является сколько-
нибудь трудной проблемой. Однако в случае, когда разработка программы ведется не-
сколько лет, осуществляется группой программистов, и программа выполняет не одну
примитивную, а множество сложнейших задач, необходимо следовать определенной
технологии программирования.
82. Процедурное программирование.
Процедурное (императивное) программирование напрямую основывается на ар-
хитектуре ЭВМ, предложенной фон Нейманом в 1940-х годах. Программа на проце-
дурном языке программирования состоит из последовательности операторов (инструк-
ций), задающих процедуру решения задачи. Основным является оператор присваива-
ния, он служит для изменения содержимого областей памяти. Содержимое памяти мо-
жет обновляться операторами программы, это является фундаментальным моментом в
императивном программировании.
Выполнение программы сводится к последовательному выполнению операторов с
целью преобразования исходного состояния памяти, то есть значений исходных дан-
ных, в заключительное, то есть в результаты. Таким образом, с точки зрения програм-
миста имеются программа и память, причем первая последовательно обновляет содер-
жимое последней.
Процедурный язык программирования предоставляет возможность программисту
определять каждый шаг в процессе решения задачи. Особенность таких языков про-
граммирования состоит в том, что задачи разбиваются на шаги и решаются шаг за шагом. Используя процедурный язык, программист определяет языковые конструкции для выполнения последовательности алгоритмических шагов.
|
|
|
