Часть 1 Классификация языков программирования
Языки программирования делятся по ресурсам, предоставляемым пользователю, классу решаемых задач, способу организации системы исполнения.
Я
зыки программирования
Низкого уровня Высокого уровня
Я
зыки программирования высокого уровня
Алгоритмические СУБД Имитационного Искусственного
(Процедурные) DB, моделирования интеллекта
FoxBase, GPSS (Логические)
Языки параллельного программирования
А
лгоритмические языки
A
lgol FORTRAN
C(1972) Ada MatLab, MatCad
С ++
Я
зык программирования
Интерпретатор Транслятор (Компилятор)
Основные этапы создания программы
Постановка задачи — Содержательная постановка задачи, определение конечных целей решения;
Алгоритм— Точно определенная последовательность действий, необходимых для решения задачи;
Блок-схема— Графическая форма записи алгоритма;
Программа— Последовательность команд ЭВМ, реализующих алгоритм и данные, необходимые для его выполнения;
— Форма представления алгоритма;
— Алгоритм + Структура данных = ПРОГРАММА.
Тема 1.3.1. Языки и системы программирования
Эволюция языков программирования. Классификация языков программирования. Элементы языков программирования. Понятие системы программирования. Исходный, объектный и загрузочный модули. Интегрированная среда программирования.
В результате изучения темы студент должен знать:
- Основные этапы в эволюции языков программирования
- классификацию языков программирования;
- основные элементы языка программирования;
- понятие системы программирования.
Эволюция языков программирования
Язык программирования — набор ключевых слов (словарь) и система правил (грамматических и синтаксических) для конструирования операторов, состоящих из групп или строк чисел, букв, знаков препинания и других символов, с помощью которых люди могут сообщать компьютеру набор команд.
Первые универсальные языки
Итак, начнем. Обратимся к истокам развития вычислительной техники. Вспомним самые первые компьютеры и программы для них. Это была эра программирования непосредственно в машинных кодах, а основным носителем информации были перфокарты и перфоленты. Программисты обязаны были знать архитектуру машины досконально. Программы были достаточно простыми, что обуславливалось, во-первых, весьма ограниченными возможностями этих машин, и, во-вторых, большой сложностью разработки и, главное, отладки программ непосредственно на машинном языке. Вместе с тем такой способ разработки давал программисту просто невероятную власть над системой. Становилось возможным использование таких хитроумных алгоритмов и способов организации программ, какие и не снились современным разработчикам. Например, могла применяться (и применялась!) такая возможность, как самомодифицирующийся код. Знание двоичного представления команд позволяло иногда не хранить некоторые данные отдельно, а встраивать их в код как команды. И это далеко не полный список приемов, владение хотя бы одним из которых сейчас сразу же продвигает вас до уровня «гуру» экстра-класса.
Ассемблер
Первым значительным шагом представляется переход к языку ассемблера (позволим себе маленькое лирическое отступление: английское название assembly language, или assembler, на русский переводят именно тем термином, который был использован выше. При этом у новичка создается впечатление, что язык назван в честь некоего человека по имени ассемблер. Достаточно забавная ситуация, не правда ли?). Не очень заметный, казалось бы, шаг — переход к символическому кодированию машинных команд — имел на самом деле огромное значение. Программисту не надо было больше вникать в хитроумные способы кодирования команд на аппаратном уровне. Более того, зачастую одинаковые по сути команды кодировались совершенно различным образом в зависимости от своих параметров (широко известный пример из мира современных компьютеров — это кодирование инструкции mov в процессорах Intel: существует несколько совершенно по-разному кодируемых вариантов команды; выбор того или иного варианта зависит от операндов, хотя суть выполняемой операции неизменна: поместить содержимое (или значение) второго операнда в первый). Появилась также возможность использования макросов и меток, что также упрощало создание, модификацию и отладку программ. Появилось даже некое подобие переносимости — существовала возможность разработки целого семейства машин со сходной системой команд и некоего общего ассемблера для них, при этом не было нужды обеспечивать двоичную совместимость.
Вместе с тем, переход к новому языку таил в себе и некоторые отрицательные (по крайней мере, на первый взгляд) стороны. Становилось почти невозможным использование всяческих хитроумных приемов сродни тем, что упомянуты выше. Кроме того, здесь впервые в истории развития программирования появились два представления программы: в исходных текстах и в откомпилированном виде. Сначала, пока ассемблеры только транслировали мнемоники в машинные коды, одно легко переводилось в другое и обратно, но затем, по мере появления таких возможностей, как метки и макросы, дизассемблирование становилось все более и более трудным делом. К концу ассемблерной эры возможность автоматической трансляции в обе стороны была утеряна окончательно. В связи с этим было разработано большой количество специальных программ-дизассемблеров, осуществляющих обратное преобразования, однако в большинстве случаев они с трудом могут разделить код и данные. Кроме того, вся логическая информация (имена переменных, меток и т.п.) теряется безвозвратно. В случае же задачи о декомпиляции языков высокого уровня примеры удовлетворительного решения проблемы и вовсе единичны.