Файл: Современные языки программирования(Характеристика систем программирования ).pdf
Добавлен: 15.06.2023
Просмотров: 251
Скачиваний: 3
Введение
Особым местом в программном обеспечении современных ЭВМ захватывают системы программирования. Главное их назначение - освободить программиста от нужды работать на языке машинных команд. Язык программирования, которой работает система программирования, получило название ее входным языком. Системы программирования называются по названию своего входного языка. Например: Паскаль - система, Бейсик - система, система пролог. Бывает такое, что в название систем включаются префиксы, обозначающие, фирменное происхождение системы. Одним из популярных, являются системы с приставкой «Турбо»: Турбо – Си, Турбо - Паскаль, и другие. Данные системы программирования, разработанные фирмой Borland.
Эта тема является актуальной, так как системы программирования - это универсальные средства работы с информацией. С помощью этих средств можно обрабатывать тексты, решать вычислительные задачи, получать графические изображения, осуществлять поиск и хранение данных и т.д., то есть, делать все, что делает средства прикладного программного обеспечения - специализированные исполнители. Кроме этого, эти средства (текстовые редакторы и графические, СУБД и др.) - это программы, созданные с помощью систем программирования, сделанные на языках программирования.
Языки программирования имели большие изменения с тех пор, как в 40-ых годах началось их использование. Они до сих пор продолжают изменяться и теперь быстрее, чем когда либо ранее.
Даже при наличии десятков тысяч программ для IBM PC пользователям может понадобиться что-то такое, чего не делают уже имеющиеся программы. В этих моментах советуется использовать системы программирования, то есть системы для разработки новых программ. Современные системы программирования для персональных компьютеров обычно дают пользователю удобные и мощные средства для разработки программ.
Так если раньше языки программирования использовались только для создания программ для автоматизации вычислительных процессов, то на сегодняшний день они применяются для решения более разнообразных задач.
Исследование истории языков программирования, их особенностей и разнообразия позволяет программисту сделать правильный выбор, при выборе языка для решения определенной задачи.
Разнообразие языков программирования делятся на различные классы в зависимости от решаемых ими задач. Можно заметить то, что в процессе развития языки программирования, входящие в один класс, сводятся между собой. Но само разнообразие классов увеличивается, так как увеличивается сфера задач, решаемых с помощью компьютерных технологий.
Цель нашей работы: Рассмотрение современных систем программирования.
Чтобы достичь поставленной цели нами были поставлены следующие задачи:
1) систематизировать главные этапы систем программирования и развития языков программирования;
2) выделение основных видов систем программирования;
3) Рассмотрение основных компонентов систем программирования;
4) выявление требований к системам программирования;
5) выполнение обзора современных систем программирования.
При исполнений работы были проанализированы различные источники научно-технической литературы и статьи Интернет.
1. Характеристика систем программирования
В иерархии программно-аппаратного обеспечения системам программирования отстраняется место между прикладным программным обеспечением и программами управления логическими ресурсами.
Определим термин системы программирования как комплекс программных средств, предназначенных для поддержки программного продукта на протяжении всего жизненного цикла этого продукта.
1.1 Основные этапы развития языков программирования
Системы программирования различаются, в первую очередь тем, какой язык программирования они реализуют. В связи с этим необходимым в первую очередь рассмотреть историю развития языков программирования (ЯП).
Под ЯП понимают записи алгоритмов их обработки и правила представления данных, которые автоматически выполняются ЭВМ. В более абстрактном виде ЯП, показывается средством создания программных моделей объектов и явлений внешнего мира.
Первые ЭВМ, созданные человеком, встроенных типов данных и имели небольшой набор команд, но позволяли выполнять программы на машинном языке. Машинный язык (МЯ) - единственный язык, который понятный ЭВМ. Он реализуется аппаратно: каждую команду выполняет некоторое электронное устройство. Программа на МЯ представляет собой последовательность команд и данных, заданных в цифровом виде.
Данный этап в развитии ЯП показал, что программирование является не легкой проблемой, но именно программное обеспечение определяет в конечном счете эффективность применения ЭВМ. Поэтому на всех следующих этапах усилия направлялись на совершенствование интерфейса между программистом и ЭВМ - языка программирования.
Стремление программистов оперировать не цифрами, а символами, подтолкнуло к созданию мнемонического языка программирования, его называют ассемблером. Этот язык имеет определенный синтаксис записи программ, в котором, цифровой код операции заменен мнемоническим кодом. Программа стала иметь читаемую форму, но ее не понимала ЭВМ. Поэтому появилась надобность создать специальную программу транслятор, который преобразует программу с языка ассемблера на МЯ. Эта ситуация потребовала, в свою очередь, разработки различных теорий и глубоких научных исследований, например теорию формальных языков, которые легли в основу создания трансляторов. На данный момент язык ассемблера применяется для создания системных программ, применяемые специфические аппаратные возможности данного класса ЭВМ.
Следующий этап можно охарактеризовать созданием языков высшего уровня (ЯВУ). Эти языки являются особенными и алгоритмически полными, они имеют более широкий спектр типов данных и операций, поддерживают технологии программирования. На данных языках основывается неисчислимое множество различных прикладных программ. Языки программирования высокого уровня делятся на несколько видов. (Приложение А)
Среди принципиальных отличий ЯВУ от языков низкого уровня выделяют следующее:
возможность записи сложных выражений;
использование переменных;
расширяемость набора операций за счет подключения библиотек подпрограмм;
расширяемость типов данных за счет конструирования новых типов из базовых;
слабая зависимость от типа ЭВМ.
С усложнением ЯП, также усложняются и трансляторы для них. И сейчас в набор инструментов программиста, кроме транслятора, входит текстовый редактор для того, чтобы вводить текст программ, отладчик для устранения ошибок, библиотекарь для создания библиотек программных модулей и множество других служебных программ. Все вместе это и называется системой программирования. Наиболее яркими представителями ЯВУ являются Basic, Ada , FORTRAN, PL/1, Pascal, C.
Как можно увидеть, создано было большое число языков одного класса. Каждый из разработчиков ЯВУ пытался создать самый универсальный и самый лучший язык, который позволял бы быстро получать самые безошибочные, эффективные, надежные программы. Все же в процессе этого поиска выяснилось, что дело не в самом языке, а в технологии его использования. Поэтому дальнейшее развитие языков стало определяться новыми технологиями программирования.
Одновременно с развитием универсальных ЯВУ стали развиваться проблемно-ориентированные ЯП, которые решали экономические задачи (COBOL), символьной обработки (Snobol), численно-аналитические задачи (Analitic), задачи реального времени (Modula-2, Ada), моделирования (GPSS, Simula, SmallTalk) и другие. Эти специализированные языки позволяли более адекватно описывать явления и объекты реального мира, приближая язык программирования к языку специалиста в проблемной области.
Другим направлением развития ЯП возникает создание языков сверхвысокого уровня (ЯСВУ). С помощью котрых, ЯП программист задает процедуру (алгоритм) получения результата по известным исходным данным, поэтому они называются процедурными ЯП. На ЯСВУ программист задает отношения между объектами в программе, например систему линейных уравнений, и определяет, что нужно найти, но не задает как получить результат. Эти языки еще называют непроцедурными, потому что сама процедура поиска решения встроена в язык. Данные языки используются, например, для решения задач искусственного интеллекта (Prolog, Lisp) и разрешает моделировать мыслительную деятельность человека в процессе поиска решений.
К непроцедурным языкам так же и языки запросов систем управления базами данных (SQL , QBE).
1.2 Виды систем программирования
Для современных программных средств самыми основными являются три системы программирования (СП) - проблемно-ориентированная, машинно-ориентированная и процедурно-ориентированная. Каждая из них характеризуется разлной степенью готовностью «выходного продукта» к немедленному «машинному» использованию, объемом требуемого дополнительного программного обеспечения (ПО), степенью «близости» и «понятности» пользователю. Понятие каждой системе.
1) Проблемно-ориентированная СП получила свое название во времена, когда языковые средства программирования привязывались к конкретным классам решаемых прикладных задач («проблем») - для экономических - COBOL, для научно-технических инженерных задач - язык FORTRAN, для «начинающих» - BASIC. Поэтому проблемно-ориентированная СП использует какой-либо язык высокого уровня, ей требуется дополнительное сложное ПО (компиляторы, интерпретаторы), её «выходной продукт» слабо связан с платформой разработки и достаточно понятен человеку-пользователю.
2) Машинно-ориентированная СП включает в себя средства для программирования на языке машинных команд, автокоде или языке ассемблерного типа. Для ее использования требуется сравнительно немного дополнительного ПО, ее характеризует плохая «читабельность» и сильная платформенная зависимость со стороны пользователя. Однако смотря большим возможностям по управлению аппаратными средствами эта СП наиболее важна для решения задач системного программирования.
3) Процедурно-ориентированные СП предназначены для того, чтобы выполненить какие-либо сложные процедуры, инициированных пользователем, поэтому они представляют собой сложные обрабатывающие системы со своим входным языком - таковыми являются различные информационно-справочные системы, системы управления данными.
Машинно-ориентированная СП характеризуется следующим набором из пяти групп параметров:
организация регистров - общее их число, доступность, назначение, формат
организация оперативной памяти, минимально-адресуемая единица, общий объем доступного адресного пространства, способы структуризации (слова, двойные слова и т.п.).
специальные средства (наличие средств защиты, системы прерываний, организация ввода вывода и т.п.).
система команд - форматы, способы доступа к памяти, виды адресации, группы по выполняемым функциям
форматы данных - поддерживаемые типы данных, формы их представления в памяти
1.3 Основные компоненты системы программирования
Система программирования выступает в роли совокупности реализации языка и окружающей её операционной среды - это базовые средства, доступные при работе на данном компьютере в данной системе.
Реализация же языка - это комплект программ, которым обеспечивается:
подготовка синтаксически правильной программы к исполнению на конкретном вычислителе;
поддержка на Система программирования выступает в роли совокупности реализации языка и окружающей её операционной среды - это базовые средства, доступные при работе на данном компьютере в данной системе.
конкретном вычислителе всех возможных действий абстрактного вычислителя.
поддержка операций с исходной программой: ввод, редактирование, сохранение текста; анализ синтаксических ошибок;
Кроме этого в реализацию языка могут входить другие программы, удовлетворяющие требования, логически связанные с вышеперечисленными.
Система программирования должна включать следующие компоненты:
1) Транслятор для преобразования текста программы к виду, в котором она может исполняться, и указания ошибок, если преобразование не удаётся. Транслятором может быть не одна программа.
2) Редактор для ввода текста программы как последовательности символов и исправление её (текстовый редактор). При этом возможно такое, как использование редактора, специализированного Система программирования выступает в роли совокупности реализации языка и окружающей её операционной среды - это базовые средства, доступные при работе на данном компьютере в данной системе.
для составления программ на данном языке, так и универсального, предназначенного для набора различных текстов.
3) Файловая система для хранения текста программ - как правило, это общая часть программного обеспечения Система программирования выступает в роли совокупности реализации языка и окружающей её операционной среды - это базовые средства, доступные при работе на данном компьютере в данной системе.
для различных систем на данном компьютере.
Существует два больших класса программ-трансляторов: интерпретаторы и компиляторы. При использовании интерпретатора в память микропроцессора записывается исходный текст программы, Система программирования выступает в роли совокупности реализации языка и окружающей её операционной среды - это базовые средства, доступные при работе на данном компьютере в данной системе.