Fortran язык программирования где используется

ФОРТРАН

Фортра́н (Fortran) — первый реализованный язык программирования высокого уровня. Создан в период с 1954 по 1957 год группой программистов под руководством Джона Бэкуса в корпорации Планкалкюль, претендующий на пальму первенства, был изобретён ещё в 1945 году, но не был реализован вплоть до 2000 года.) Название Fortran является аббревиатурой от FORmula TRANslator, то есть, переводчик формул. Фортран широко используется в первую очередь для научных и инженерных вычислений. Одно из преимуществ современного Фортрана — большое количество написанных на нём программ и библиотек подпрограмм. [1] Среди учёных, например, ходит такая присказка, что любая математическая задача уже имеет решение на Фортране, и, действительно, можно найти среди тысяч фортрановских пакетов и пакет для перемножения матриц, и пакет для решения сложных интегральных уравнений, и многие, многие другие. Ряд таких пакетов создавались на протяжении десятилетий и популярны (главным образом в научной среде) по сей день.

Большинство таких библиотек является фактически достоянием человечества: они доступны в исходных кодах, хорошо документированы, отлажены и весьма эффективны. Поэтому изменять, а тем более переписывать их на других языках программирования накладно, несмотря на то, что регулярно производятся попытки автоматического конвертирования FORTRAN-кода на современные языки программирования.

Современный Фортран (Fortran 95 и Fortran 2003) приобрёл черты, необходимые для эффективного программирования для новых вычислительных архитектур; позволяет применять современные технологии программирования, в частности, ООП.

Фортран в СССР

Фортран в СССР появился позже, чем на Западе, поскольку поначалу в СССР более перспективным языком считался Алгол. Во внедрении Фортрана большую роль сыграло общение советских физиков со своими коллегами из [2]

Читайте также:  Сетевое программирование от биджа

Первый советский компилятор с Фортрана был создан в 1967 году для машины Минск-2, однако он не получил большой известности. Широкое внедрение Фортрана началось после создания в 1968 году компилятора ФОРТРАН-ДУБНА для машины БЭСМ-6. Фортран — основной язык для АСВТ и СМ ЭВМ, часто использовался вместе с препроцессором РАТФОР. Машины ЕС ЭВМ, появившиеся в 1972 году, уже изначально имели транслятор Фортрана («позаимствованный» с IBM/360 вместе с другим программным обеспечением).

Стандарты

Фортран — жёстко стандартизированный язык, именно поэтому он легко переносится на различные платформы. Существует несколько международных стандартов языка:

FORTRAN 66 (1966) На базе стандарта фирмы IBM FORTRAN IV FORTRAN 77 (1978) Множество улучшений: строковый тип данных и функции для его обработки, блочные операторы IF, ELSE IF, ELSE, END IF, оператор включения фрагмента программы INCLUDE и т. д. Fortran 90 (1991) Значительно переработан стандарт языка. Введён свободный формат написания кода. Появились дополнительные описания IMPLICIT NONE, TYPE, ALLOCATABLE, POINTER, TARGET, NAMELIST; управляющие конструкции DO … END DO, DO WHILE, CYCLE, SELECT CASE, WHERE; работа с динамической памятью (ALLOCATE, DEALLOCATE, NULLIFY); программные компоненты MODULE, PRIVATE, PUBLIC, CONTAINS, INTERFACE, USE, INTENT. Появились новые встроенные функции, в первую очередь, для работы с массивами. В языке появились элементы ООП. Отдельно объявлен список устаревших черт языка, предназначенных для удаления в будущем. Fortran 95 (1997) Коррекция предыдущего стандарта. Fortran 2003 (2004) Дальнейшее развитие поддержки ООП в языке. Взаимодействие с операционной системой. Fortran 2008

Компиляторы

С момента первоначальной разработки языка, компиляторы Фортрана производит фирма IBM. В настоящее время фирмой IBM поставляется оптимизирующий компилятор VS Fortran для мэйнфреймов IBM System z, история развития различных версий которого восходит ещё к 1964 году, а также компилятор XL Fortran для платформ на базе архитектуры AIX, Blue Gene (выпускалась также версия для Mac OS X, когда компьютеры

Читайте также:  Программа распознавания языка программирования

До 1997 основным производителем компиляторов Фортрана для IBM PC совместимых компьютеров была корпорация «DEC», вошедшая в 1998 году в состав «HP».

Компания «DEC» поставляет компилятор, интегрированный в среду разработки Digital Visual Fortran, основанную на Microsoft Visual Studio. Наиболее известными продуктами этой линейки являются FPS 4.0 (Microsoft Fortran Power Station), DVF 5.0 и 6.0. Каждый компилятор может поддерживать несколько стандартов Фортрана. Слияния компаний явились причиной того, что последующие продукты появлялась на рынке под торговыми марками Compaq и HP. В настоящее время HP продаёт среду разработки версии 6.6 для Intel/win32. Поддержка Фортрана реализована также для всех высокопроизводительных платформ HP.

Другим крупным поставщиком систем разработки на Фортране является фирма «

Долгое время лучшим компилятором Фортрана для PC считался компилятор фирмы «Open Watcom развивающий компилятор на открытой основе.

Известен и развивается также компилятор фирмы Intel Fortran Compiler, который позволяет оптимизировать код под платформу Intel IA-32 и IA-64.

Среди бесплатных компиляторов Фортран следует выделить компилятор от Sun Microsystems, входящий в состав Sun Studio, который генерирует эффективный код под x86 и x86-64 [3] и доступен как для ОС Solaris, так и GNU/Linux.

Фонд свободного программного обеспечения GCC, но не поддерживающий всех языковых конструкций современных стандартов Фортрана. Также существует проект g95 по созданию на основе GCC компилятора Fortran-95.

Возможности и структура программы

Фортран имеет достаточно большой набор встроенных математических функций, поддерживает работу с целыми, вещественными и комплексными числами высокой точности. Выразительные средства языка изначально были весьма бедны, поскольку Фортран был одним из первых языков высокого уровня. В дальнейшем в Фортран были добавлены многие лексические конструкции, характерные для структурного, функционального и даже объектно-ориентированного программирования.

Структура программ изначально была ориентирована на ввод с перфокарт и имела ряд удобных именно для этого случая свойств. Так, 1-я колонка служила для маркировки текста как комментария (символом C), с 1-й по 5-ю располагалась область меток, а с 7-й по 72-ю располагался собственно текст оператора или комментария. Колонки с 73-й по 80-ю могли служить для нумерации карт (чтобы восстановить случайно рассыпавшуюся колоду) или для краткого комментария, транслятором они игнорировались. Если текст оператора не вписывался в отведённое пространство (с 7-й по 72-ю колонку), в 6-ой колонке следующей карты ставился признак продолжения, и затем оператор продолжался на ней. Расположить два или более оператора в одной строке (карте) было нельзя. Когда перфокарты ушли в историю, эти достоинства превратились в серьёзные неудобства.

Именно поэтому в стандарт Фортрана, начиная с Fortran 90, в добавление к фиксированному формату исходного текста появился свободный формат, который не регламентирует позиции строки, а также позволяет записывать более одного оператора на строку. Введение свободного формата позволило создавать код, читабельность и ясность которого не уступает коду, созданному при помощи других современных языков программирования, таких как C или GOTO, так и в операторах циклов, и в операторах описания форматного ввода/вывода FORMAT. Большое количества меток и операторов GOTO часто делало программы на Фортране трудными для понимания.

Именно этот негативный опыт стал причиной, по которой в ряде современных языков программирования (например,

Однако современный Фортран избавлен от избытка меток за счёт введения таких операторов, как DO … END DO, DO WHILE, SELECT CASE. Более того в современный стандартах языка оставлен лишь классический оператор GOTO, применяемый во многих языках и поныне. Вычисляемый оператор GOTO, а также конструкция ENTRY — множественного входа в процедуры, были исключены.

Также к положительным чертам современного Фортрана стоит отнести большое количество встроенных операций с массивами и гибкую поддержку массивов с необычной индексацией. Пример:

Пример программы

Фиксированный формат (символами «ˆ» выделены пробелы в позициях строки с 1 по 6):

  • Оператор PROGRAM не является обязательным. Строго говоря, единственный обязательный оператор Фортран-программы — оператор END.
  • Выбор прописных или строчных букв для написания операторов программы произволен. С точки зрения современных стандартов языка Фортран, множество прописных букв и множество строчных букв при написании операторов языка совпадают.

Взаимодействие с другими языками

Многие системы программирования позволяют компоновать полученные в результате трансляции фортрановской программы объектные файлы с объектными файлами, полученными от компиляторов с других языков, что позволяет создавать более гибкие и многофункциональные приложения. Для языка Фортран также доступно большое количество библиотек, содержащих как подпрограммы решения классических вычислительных задач (BLAS), задач организации распределенных вычислений (MPI, pvm), так и задач построения графических интерфейсов (СУБД (Oracle).

Примечания

См. также

Источник

The Fortran Programming Language#

Fortran (Фортран) изначально был разработан для приложений с интенсивными вычислениями в области науки и проектирования. Тщательно разработанные и протестированные оптимизирующие компиляторы и библиотеки позволяют писать программы, которые исполняются так быстро, насколько это возможно на используемом оборудовании.

Статическая и сильная типизация

Fortran использует статическую и сильную типизацию, что позволяет компилятору отлавливать многие ошибки программирования на ранних стадиях. Это также позволяет компилятору генерировать эффективный двоичный код.

Простота изучения и использования

Fortran — это относительно небольшой язык, который удивительно прост в изучении и использовании. Выразить большинство математических и арифметических операций над большими массивами так же просто, как написать их в виде уравнений на доске.

Fortran позволяет писать программы, используя подход, который лучше всего подходит для решения вашей задачи: императивный, процедурный, ориентированный на массивы, объектно-ориентированный или функциональный.

Fortran — это язык программирования со встроенной поддержкой параллельных вычислений с интуитивно понятным синтаксисом, похожим на синтаксис массивов, для обмена данными между процессорами. Вы можете запускать практически один и тот же код на одном процессоре, на многоядерной системе с общей памятью или на HPC с распределенной памятью или облачной системе. Комассивы, группы, события и коллективные процедуры позволяют выражать различные модели параллельного программирования, которые наилучшим образом соответствуют поставленной задаче.

Каков статус языка Fortran?

Fortran является зрелым языком и при этом находится в стадии активного развития. Последний стандарт языка — Fortran 2018. Следующий разрабатываемый стандарт, Fortran 2023, планируется выпустить в 2023 году. Существует более десятка открытых и проприетарных компиляторов Fortran . Кроме того, активно разрабатываются такие проекты с открытым исходным кодом, как Стандартная Библиотека (Standard Library) и Менеджер пакетов для языка Fortran (Fortran Package Manager).

Для чего используется Fortran?

Fortran в основном используется в областях, где вычисления традиционно использовались ранее – в науке и проектировании. К ним относятся численное прогнозирование погоды и состояния океана, вычислительная гидродинамика, прикладная математика, статистика и финансовое дело. Fortran является основным языком, использующимся в высокопроизводительных вычислениях (HPC) и используется в тестах производительности быстрейших суперкомпьютеров мира.

Стоит ли мне использовать Fortran для моего нового проекта?

Если вы пишете программу или библиотеку для выполнения быстрых арифметических вычислений над большими числовыми массивами, Fortran – оптимальный инструмент для такой работы.

Mailing list

Subscribe to our mailing list to discuss anything Fortran related, announce Fortran projects, discuss development of core fortran-lang.org projects (stdlib, fpm), and get the latest news.

Discourse

Join the discussion about all things Fortran on the fortran-lang discourse.

Twitter

RSS feed

RSS clients can follow the RSS feed.

Open source

Contribute code, report bugs and request features at GitHub.

У вас есть идея как улучшить язык? Вы можете написать новые предложения или внести вклад в существующие предложения для Комитета по стандарту языка Fortran на странице в GitHub.

Вы также можете помочь сделать Fortran лучше, внося свой вклад в разработку набора инструментов, таких как Стандартная Библиотека, Менеджер пакетов для языка Fortran, или этот веб-сайт.

Пишите программы на Fortran

Или просто пишите программы на Fortran для своих исследований, бизнеса или учёбы. Вы можете узнать, как начать обучение языку здесь .

Источник

Оцените статью