Файл: История развития программирования в РоссиИСТОрические аспекты развития программирования)и(.pdf

ведение

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 становиться более мобильным и информационным. Всё больше и больше компьютеры вступают в нашу повседневную жизнь и чтобы облегчить наше общение с ними создаётся новое ПО с помощью различных языков программирования. Целью данной курсовой работы является изучение истории возникновения программирования и основных принципов и подходов при создании языка программирования.

Объектом исследования в курсовой работе являются направления развития компьютерных технологий в России.

Предмет исследования – история развития программирования в России.

Целью исследования в курсовой работе является углубленное изучение истории развития программирования в России.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1. изучить теоретические основы развития программирования;
2. рассмотреть вклад отдельных ученых в развитие программирования в России.

Методологической основой исследования являются учебная и методическая литература по программированию, статьи в периодической печати и Интернет-ресурсы.

ГЛАВА 1.ИСТОрические аспекты развития программирования

1.1 Разработка языков программирования и компиляторов в СССР

Идеальный язык программирования — это такая же недостижимая мечта, как и идеальная жизнь. Но стремление к совершенству приводит к появлению вещей, которые делают нашу жизнь лучше. Скептики могут увидеть в этом изобретение очередного велосипеда. Но и это не бывает напрасным: если очередной велосипед не стал лучше прежнего, то сам процесс улучшает изобретателей. Велосипед может быть забыт и выкинут, а вот изобретатели приобретут инженерный опыт. 

Основоположником информатики в СССР, в частности раздела автоматизации программирования, является Алексей Андреевич Ляпунов, первым предложивший рассматривать программу как последовательность чередующихся этапов, на которых выполняется некая обработка данных. Этап Ляпунов предложил назвать оператором, а схемой счета — совокупность операторов и логических условий. Схема и совокупность спецификаций каждого оператора — это программа. Взгляд на программу в таком ключе стал революционным и сразу лег в основу первых трансляторов (компиляторов) или программирующих программ, как их тогда называли.
Первым в мире транслятором языка высокого уровня является ПП (Программирующая Программа), он же ПП-1, успешно испытанный в 1954 году. Транслятор ПП-2 (1955 год, 4 в мире транслятор) уже был оптимизирующим и содержал собственный загрузчик и отладчик, библиотеку стандартных процедур.

Первыми программами, принадлежащими системному программному обеспечению, были трансляторы — ассемблеры и автокоды на Западе, программирующие программы (ПП) у нас.

Сотрудники отдела программирования исследовали реализуемость операторных схем и определили основные типы операторов, соответствующие решаемым задачам: Ai — арифметические операторы, Pi — логические операторы, управляющие счетом, Fi — операторы переадресации, позволяющие переходить к следующему значению индекса.

Первые отечественные трансляторы носили мнемоническое название программирующих программ. В основе входного языка каждой из программирующих программ лежал общий концептуальный базис, фиксирующий типы операторов и общую идею их спецификации. Унификация языков не ставилась как практическая задача. 

Типы операторов соответствовали подавляющему большинству решаемых тогда задач, а именно — вычислительным задачам. Выделялись арифметические операторы Аi, ведущие вычисление по формулам, логические операторы Рi, осуществляющие управление счетом, операторы переадресации Fi, позволяющие переходить к следующему значению индекса (и обратные им операторы восстановления), все же неарифметические вычисления объединялись в так называемые нестандартные операторы Hi, для которых спецификацией был их машинный код. Специального подъязыка описания данных, зачатки которого появились в более поздних ФОРТРАНе и Алголе, не существовало.

Программирующая программа ПП-1 являлась одним из первых в мировой практике трансляторов и, по-видимому, имела самый высокий уровень входного языка.

Программирующая программа ПП-2, была создана под руководством М. Р.Шура-Буры в 1955 году для машины Стрела-1, основывалась на ПП-1 как прототипе. В ПП-2 были усовершенствованы алгоритмы трансляции и было уделено заметное внимание оптимизации программ — экономии выражений, оптимальному сочетанию переадресации и восстановления (иначе говоря, наилучшей реализации вычисления индексных выражений), оптимальному отведению памяти для так называемых рабочих ячеек. Это был, по-видимому, первый оптимизирующий транслятор.

Рис.1. Принцип взаимодействия узлов ЭВМ

ПП для БЭСМ развивала входной язык программирующих программ. Она объединяла схему и спецификацию операторов в одном тексте, был введен первый структурный оператор — оператор цикла (соответствующий современным циклам с параметром).

ПП-2 послужила идейной основой двух проектов — ПП для Стрелы 4 и ПП для Стрелы 7. Первая из них представляла собой зачаток настоящей системы программирования: помимо собственно транслятора она содержала систему сборки модулей и некоторые средства отладки. Транслятор получал такие фрагменты объектной программы, которые потом назовут модулями, а система сборки создавала программу из оттранслированных модулей и библиотечных программ.

В ПП для Стрелы 3 был реализован ряд идей — табличный подход к синтаксическому анализу, оптимальное (по числу рабочих переменных) программирование арифметических выражений. Был изобретен метод хеширования, который применялся к экономии арифметических выражений.

С трансляции начиналось не только системное, но и теоретическое программирование. Именно работы по входным языкам (операторным схемам) и трансляторам (программирующим программам) послужили толчком к созданию первой математической модели программ — схемам Янова. 

В конце пятидесятых прошлого столетия развивался и подход к автоматизации программирования с помощью библиотек стандартных программ. Были разработаны — стандартная составляющая программа — ССП ( осуществляла статическую загрузку и связывание стандартных программ из достаточно обширной библиотеки), интерпретирующая система (ИС), ИС-2 уже реализовывала некоторые функции будущих операционных систем, осуществляя динамическое связывание, подкачку и смену используемых подпрограмм, причем все это делалось с небольшими накладными расходами и весьма скромными запросами на память. Высокая эффективность ИС-2 и хорошо продуманный интерфейс с основной программой сделали ее (как и положено операционной системе) неотъемлемой частью комплекта поставки ЭВМ.

Не смотря на все свои достоинства, программирующие программы широкого практического использования не имели:

даже при их наличии почти во всем множестве архитектур, существовавшем в стране, доля программирования непосредственно в машинном языке была преобладающей. Переход к современному стилю программирования на языках программирования высокого уровня был осуществлен благодаря созданию первых алголовских трансляторов. Произошло так, что первая тройка отечественных алголовских трансляторов, созданная для наиболее массовой тогда ЭВМ М-20, различалась по своим потребительским возможностям так, что своей совокупностью они удовлетворяли практически все категории пользователей.

Появление системного программирования поставило задачу создания адекватных языков программирования. Все языки, появившиеся к началу 60 годов — Фортран, Кобол, Алгол-60 и другие, — не учитывали этой области программистской деятельности, и алголовские системы, будучи достаточно большими программными системами, писались еще в машинных кодах вручную. Адекватные языки нужны были не только для трансляторов, но и для всей возникающей области системного программирования: начали появляться и другие языковые процессоры, и первые операционные системы, и информационные системы — все то, что потом назовут базовым программным обеспечением.

1.2 Алгол

А. А. Берс, А. Ф. Рар «Становление Новосибирской школы программирования. Мозаика воспоминаний»:

Что на меня в Алголе 68 произвело наибольшее впечатление? Во-первых, это был первый язык, в котором был очень богатый список средств описания типов, и можно очень четко и формально описать структуры с вариантами и скомбинировать с массивами и т.д., и т.п., и все что по этому поводу проделывалось. Во-вторых, там был прекрасный механизм приведений, который позволял достаточно глубоко пользоваться описанными типами для того, чтоб перебрасывать по ним значения. И конечно, сама двухэтажная грамматика. И тут уже у меня возникло желание воспользоваться этим для того, чтобы делать хороший русский перевод.

Вообще в Алголе 68 была великолепно выдержана структура языка: словесные эквиваленты символов, закрывающие скобки для условных конструкций (например: пока глушков в цк в киеве будет процветать кц все ), выбирающие предложения, параллельные фразы, хорошо проведенная борьба с побочными эффектами, хотя в языке они не запрещались.

Как любил говаривать ван Вейнгаарден: «не пишите такие программы» и «ёсли у вас есть язык, то на нем надо уметь выражаться».

Да, еще одна замечательная вещь, которая там была — это выдача значения почти любой конструкцией, что позволяло широко пользоваться суперпозицией при построении выражений. Важно осознать тот факт, что значение, которое выражение выдает — однократно неповторимо и уникально и что оно может использоваться только двумя разными способами. Либо ты его подхватишь суперпозицией, либо должен спрятать как состояние объекта. В первом случае этому значению не надо давать обозначение, тогда его использование как бы от тебя скрыто. Потому что само это значение увидеть нельзя, и оно ничем не названо. С другой стороны, если ты его ничем не подхватишь, то оно исчезнет.

Рис. 2 – ГОСТ язык программирования АЛГОЛ

Сейчас в объектных языках всё очень хорошо: вы должны с помощью этого значения привести объект в определенное состояние. Приведя, вы можете из этого состояния вычитывать это значение столько раз, сколько вам надо, и получите, что оно обозначало. То есть вот эта композитная программа очень красиво позволяла писать синтаксические выражения, очень связного характера. И поскольку языки программирования всегда тащили за собой английский жаргон, причем не язык, а именно жаргон… Тут еще одна вещь была, на мой взгляд, существенной — это работа над созданием русских национальных вариантов Алгола 68. Ершов и я, мы стремились к тому, чтобы все можно написать и без латинских букв, чтобы программы можно было бы практически читать вслух, — вещь недоступная для предыдущих языков. А синтаксис вообще удалось перевести как математический стих — все правила сохранили, и мнемонический смысл, и точную форму.

И, в общем, язык получился довольно стройный. Но сложности ему добавляло, на мой взгляд, стандартное вступление. Это был еще более свернуто написанный программный текст с дополнительными надстройками макросного характера.

Единственный отечественный язык программирования, получивший общемировую известность, это язык Рефал. Однако распространённость этого языка мала. Первая версия Рефала была создана в 1966 году Валентином Турчиным в качестве метаязыка для описания семантики других языков. Впоследствии, в результате появления достаточно эффективных реализаций на ЭВМ, он стал находить практическое использование в качестве языка программирования. В настоящее время основными диалектами языка являются Рефал-2 (1970-е), Рефал-5 (1985) и Рефал+ (1990), отличающиеся друг от друга деталями синтаксиса и набором дополнительных средств, расширяющих первоначальный вариант. 

1.3 Язык программирования Рефал

Рефал — язык манипулирования символьными объектами, такими как текстами, формулами, программами и т.п. Программа на Рефале состоит из функций, которые могут определяться друг через друга — рекурсивно. Отсюда и название: алгоритмический язык рекурсивных функций. Помимо описания семантики алгоритмических языков, он нашел и другие, не менее важные применения. В первую очередь это машинное выполнение громоздких аналитических выкладок в теоретической физике и прикладной математике, интерпретация и компиляция языков программирования, машинное доказательство теорем, моделирование целенаправленного поведения и т.п.

Общим для всех этих применений является то, что мы заставляем машину совершать сложные преобразования над объектами, определенными в некоторых формализованных языках (алгоритмические языки, язык алгебры, язык исчисления предикатов и т.д.).

Рефал — язык бестиповый. В его основе лежит понятие объектного выражения как универсального типа данных. Все аргументы и результаты всех функций являются объектными выражениями.

Объектное выражение определяется таким образом, что операция конкатенации делается неявной, скрытой. Точнее сказать, что конкатенация на уровне значений выражается конкатенацией на уровне имен. Это свойство вытекает из основной цели Рефала как метаязыка для описания различных языковых объектов. Оно придает особую выразительную силу и остальным средствам языка, таким как образцы и результатные выражения.