Файл: Технологии программирования. История развития программирования в России..pdf

Введение

Понятие «технология программирования» появилось в конце 1960-х гг. как название научной дисциплины, предметом которой являются способы проектирования и разработки программ, их отладки и тестирования, обеспечивающие необходимое качество и сроки создания программного обеспечения (ПО). Необходимость её появления была обусловлена высокой стоимостью создания ПО, а также срывами сроков и неудачами в реализации проектов сложных программных комплексов. После накопления практического опыта создания больших программных комплексов и выявления специфических особенностей процесса программирования появилась возможность разработать технологию программирования. 

Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что прогресс компьютерных технологий определил процесс появления новых разнообразных знаковых систем для записи алгоритмов – языков программирования. Смысл появления такого языка – упрощение программного кода. С каждым днём наш мир становится более мобильным и информационным. Всё больше и больше компьютеры вступают в нашу повседневную жизнь и чтобы облегчить наше общение с ними, создаётся новое программное обеспечение с помощью различных языков программирования. Целью данной курсовой работы является изучение истории возникновения программирования и основных принципов и подходов при создании языка программирования. Они отличаются простотой, быстротой и гибкостью и другими свойствами. Основной целью работы выступает изучение истории появления программирования. Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач: 1) Изучить сущность программирования, 2)Отразить основы развития программирования и его историю, 3) Отразить особенности развития языков программирования. Объектом исследования выступает программирование. Предметом исследования стали принципы создания языков программирования. Степень изученности темы является достаточно высокой. Данная проблематика затрагивалась такими специалистами, как Абрамов С.А., Зима Е.В., Грызлов В.И., Грызлова Т.П., Епанешников А. М., Епанешников В. А., Йенсен К., Вирт Н., Кирнос В.Н. Теоретической базой для написания работы выступили труды и монографии российских и иностранных специалистов, а также ресурсы сети Интернет. В структуре курсовой работы: введение с обоснованием актуальности выбранной темы, основная часть, состоящая из двух глав, заключение и список использованной литературы.

Теоретическая часть. История развития технологии программирования в России.

Программирование - это искусство создавать программные продукты, которые написаны на языке программирования. Язык программирования – это формальная знаковая система, которая предназначена для написания программ, понятных для исполнителя. Другими словами, программирование – это четкая заданная последовательность действий, которые пишет программист. Языки программирования делятся на три вида: машинные языки, - языки низкого уровня (например Ассемблер) - языки программирования высокого уровня (например Паскаль, Си, Java). Программирование имеет разные ответвления в написании программного продукта. На сегодняшний день существует тысячи языков программирования.

Российское программирование имеет богатую историю, ведущую свой отчет от 50-х годов, когда программирование в основном предназначалось для решения военных и промышленных задач, например, для точного расчета места приземления космического корабля Юрия Гагарина. Первоначально вопросы технологического подхода к созданию программ и программных продуктов рассматривались исключительно в аспекте «автоматизации программирования» и создания «программирующих программ», прежде всего компиляторов с основных языков программирования того времени – автокод, Фортран, Алгол-60, Лисп. Параллельно с этим развивался структурный подход, связанный с изучением схем программ и формальным доказательством их свойств.

В СССР первыми авторами ЭВМ, изобретенной в декабре 1948 г., являются И. С. Брук и Б. И. Рамеев. А первая советская ЭВМ с сохраняющейся программой создана в 1951 г. под руководством С. А Лебедева (МЭСМ - малая электронная счетная машина). В 1953 г. в Советском Союзе начался серийный выпуск машин, первыми их которых были БЭСМ-1, «Стрела».

С появлением цифровых программно-управляемых машин родилась новая область прикладной математики - программирование. Как область науки и профессия она возникла в 1950-х гг. Первоначально программы составлялись вручную на машинных языках (в машинных кодах). Программы были громоздки, их отладка - очень трудоемка. Для упрощения приемов и методов составления и отладки программ были созданы мнемокоды, по структуре близкие к машинному языку и использующие символьную адресацию. Ассемблеры переводили программу, записанную в мнемокоде, на машинный язык и, расширенные макрокомандами, используются и в настоящее время. Далее были созданы автокоды, которые можно применять на различных машинах, и позволившие обмениваться программами. Автокод - набор псевдокоманд для решения специализированных задач, например научных или инженерных. Для таких задач имеется развитая библиотека стандартных программ.

До конца 1950-х гг. ЭВМ основным элементом конструкции были электронные лампы (1-е поколение). В этот период развитие идеологии и техники программирования шло за счет достижений американских ученых Дж. фон Неймана, сформулировавшего основные принципы построения ЭВМ, и Дж. Бэкуса, под руководством которого в 1954 г. был создан Fortran (Formula Translation) - первый язык программирования высокого уровня, используемый до настоящего времени в разных модификациях. Так, в 1965 г. в Дартмутском колледже Д. Кэмэни и Т. Куртцем была разработана упрощенная версия Фортрана - Basic. В 1966 г. комиссия при Американской ассоциации стандартов (ASA) разработала два стандарта языка: Фортран и Базисный Фортран. Используются также дальнейшие модификации языка (например 1970, 1990 гг.).

Достижения в области электроники и микроэлектроники позволили заменить элементную базу ЭВМ, на более совершенную. В конце 1950-х гг. громоздкие электронные лампы заменяют полупроводниками (миниатюрными транзисторами). Появляются ЭВМ II поколения; затем примерно через 10 лет - ЭВМ III поколения на интегральных схемах; еще через 10 лет - ЭВМ IV поколения на больших интегральных схемах (БИС). В Японии в 1990-х гг. реализованы проекты ЭВМ V поколения, в которых использованы достижения в области искусственного интеллекта и биоэлектроники. Если объем оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), одной из лучших отечественных машин 1960-х гг. М-20, созданной под руководством С.А.Лебедева в 1958 г., имел 4096 слов (8 Кбайт) и быстродействие 20 тыс. операций в секунду, то современные персональные компьютеры характеризуются ОЗУ в десятки Мбайт и быстродействием в сотни миллионов операций в секунду, что позволяет решать сложнейшие задачи.

В 1953 г. А.А. Ляпуновым был предложен операторный метод программирования, который заключался в автоматизации программирования, а алгоритм решения задачи представлялся в виде совокупности операторов, образующих логическую схему задачи. Схемы позволяли расчленить громоздкий процесс составления программы, части которой составлялись по формальным правилам, а затем объединялись в целое. Для проверки идей операторного метода в СССР в 1954 г. была разработана первая программирующая программа ПП-1, а в 1955 г. более совершенная - ПП-2. В 1956 г. разработана ПП БЭСМ, в 1957 г. - ППСВ, в 1958 г. - для машины «Стрела».

На начало 1970-х гг. существовало более 700 языков высокого уровня и около 300 трансляторов для автоматизации программирования.

Ранние успехи советского программирования во многом связаны с тем, что советская экономика всегда была сильно индустриализованной и технически ориентированной. Растущая потребность в программистах была разрешена путем переориентации части математиков и физиков на информатику. В те времена количество программистов было очень небольшим, так как область применения программирования была достаточно ограниченной. Так, за все 20 лет производства БЭСМ-6, одного из самых успешных компьютеров тех времен (было выпущено всего около 300 штук). Тем не менее, к концу 60-х советская школа программирования находилась на мировом уровне и в промышленной разработке программ, и в научных исследованиях.

Важными практическими результатами в этом направлении стали работы А.Л. Фуксмана, В.В. Липаева и И.В. Вельбицкого и созданных ими школ, специально рассматривавших процесс создания программных продуктов. Однако их подходы базировались на модели крупных вычислительных центров, впоследствии выросших в центры коллективного пользования с системой разделения времени на одной или нескольких больших ЭВМ.

К сожалению, где-то с начала 70-х годов в программировании, как и в ряде других отраслей, начали наблюдаться первые признаки застоя. Одной из основных причин стала официальная политика ориентации компьютерных платформ на клоны IBM/360 и PDP/11. Считалось, что путем копирования западной аппаратной базы удастся сэкономить деньги, которые впоследствии можно было бы использовать для «гигантского скачка» в программировании. Эта «стратегия» потерпела провал, а Эдгар Дейкстра в своей лекции, прочитанной в России, назвал это решение советского правительства «величайшей победой Запада в холодной войне». Кризис продолжался до начала 90-х годов. В процессе перехода на рыночную экономику большинство существовавших структур рухнуло, что привело, в частности, к радикальной смене преобладающей аппаратной платформы. В течение нескольких лет мэйнфреймы, были потеснены мощным потоком персональных компьютеров; так, согласно оценке IDC, в 1997 году в России было продано 1,4 млн. компьютеров. Переход на новую платформу создал потребность в целом ряде новых услуг, например, в разработке программ и системной интеграции, которые стали предоставлять молодые частные компании. Большинство современных лидеров в компьютерном бизнесе России — представители этой «новой волны»; сегодня такие компании вполне могут считать себя ветеранами рынка, несмотря на возраст от 8 до 12 лет.

Компьютерный рынок быстро увеличивался вплоть до кризиса 1998 года. Отечественная компьютерная индустрия была одной из наиболее пострадавших из-за своей зависимости от западного рынка; лишь совсем недавно Россия снова вышла на уровень 1997 года по количеству продаваемых компьютеров. Тем не менее, сегодня перспективы компьютерного рынка в России выглядят очень хорошими; страна демонстрирует очень быстрый рост темпов продаж компьютеров, при том, что рынок еще не насыщен: на 100 человек в России приходится всего лишь около 5 компьютеров.

1.1  Понятие технологии программирования.

Технология программирования занята уточнением и детализацией требований к ПО; их проектированием, в том числе разделением программы на две части; собственно программированием, в том числе написанием текстов программ на языках программирования; отладкой и тестированием. 

Прогресс в сфере вычислительной техники и информационных и коммуникационных технологий предопределил появление разнообразных знаковых систем для записи алгоритмов – языков программирования.

Язык программирования служит двум взаимосвязанным целям: предоставляет программисту аппарат для задания действий, которые должны быть выполнены компьютером, и формирует концепции, которыми пользуется программист, продумывая общий алгоритм. Первой цели идеально отвечает язык, который настолько «близок к ЭВМ», что если всеми основными машинными объектами можно легко и просто оперировать достаточно очевидным для программиста образом. Второй же цели идеально отвечает язык, который настолько близок к решаемой задачи, что концепции ее решения можно выражать прямо и коротко.

Первые  языки программирования появились сравнительно недавно. Как и следовало ожидать, они (как и первые ЭВМ) были довольно примитивны и ориентированы на различные вычисления – как на чисто теоретические научные расчеты (прежде всего математические и физические), так и на прикладные задачи (в частности, в военной области). Программы, написанные на них, представляли собой линейные последовательности элементарных операций с регистрами, в которых хранились данные.

Следует отметить, что ранние языки программирования были оптимизированы под аппаратную архитектуру конкретного компьютера, для которого они предназначались. Это обеспечивало высокую эффективность вычислений, но не позволяло обеспечить стандартизацию: программа, работоспособная на одной вычислительной машине, не могла выполняться на другой.

Таким образом, ранние языки программирования существенно зависели от того, что принято называть «средой вычислений», и приблизительно соответствовали современным машинным кодам или языкам ассемблера.

1.2  Организация самых первых программ.

Самые первые программы были организованы очень просто. Они состояли из собственно программы на машинном языке и обрабатываемых данных. Сложность программ ограничивалась способностью программиста одновременно мысленно отслеживать последовательность выполняемых операций и местонахождение большого количества данных.