Файл: Классификация языков программирования высокого уровня ( ИНТЕРПРЕТАТОРЫ ).pdf

Универсальные языки были созданы для широкого круга задач: коммерческих, научных, моделирования и т.д. Первый универсальный языкбыл разработан фирмой IBM, ставший в последовательности языков Пл/1. Второй по мощности универсальный языкназывается Алгол-68. Он позволяет работать с символами, разрядами, числами с 
фиксированной и плавающей запятой. Пл/1 имеет развитую системуоператоров для управления форматами, для работы с полями переменной длины, с данными организованными в сложные структуры, и для эффективного использованияканалов связи. Язык учитывает включенные во многие машины возможности прерывания и имеет 
соответствующие операторы. Предусмотрена возможностьпараллельного выполнение участков программ. Программы в Пл/1 компилируются с помощью автоматических процедур. Язык 
использует многиесвойства Фортрана, Алгола, Кобола. Однако он допускает не только динамическое, но и управляемое и статистическое распределения памяти.

Появление новых технических возможностей поставило задачу перед системными программистами –создать программные средства, обеспечивающие оперативное взаимодействие человека с ЭВМ их назвали диалоговыми языками. Эти работы велись в двух направлениях. Создавались специальные управляющие языки для обеспечения оперативного воздействия на прохождение задач, которые составлялись на любых раннее неразработанных (не диалоговых) языках. Разрабатывались такжеязыки, которые кроме целей управления обеспечивали бы 
описание алгоритмов решения задач. Необходимость обеспечения оперативного взаимодействия с пользователем потребовала сохраненияв памяти ЭВМ копии исходной программы даже после получения 
объектной программы в машинных кодах. При внесении изменений в программу с использованиемдиалогового языка система программирования с помощью специальных таблиц устанавливает взаимосвязь структур исходной и объектной программ. Это позволяетосуществить требуемые редакционные изменения в объектной программе. Одним из примеров диалоговых языков является Бэйсик. Бэйсик использует обозначения подобные обычным математическим выражениям. Многие операторы являются упрощенными вариантамиоператоров языка Фортран. Поэтому этот 
язык позволяет решать достаточно широкий круг задач.
Непроцедурные языки составляют группу языков, описывающих организацию данных, обрабатываемых по фиксированным алгоритмам (табличные языки и генераторы 
отчетов), и языков связи с операционными системами. Позволяя четко описывать как задачу, так и необходимые для её решения действия, таблицырешений дают возможность в наглядной форме определить, какие условия должны быть выполнены прежде чем переходить к какому-либо действию. Одна таблица решений, описывающая некоторую ситуацию, содержит все возможные  блок-схемы реализаций алгоритмов решения.
Табличные методы легко осваиваются специалистами любых профессий.
Программы, составленные на табличном языке, удобно описывают сложные ситуации, возникающиепри системном анализе.

ГЛАВА 3. РАЗВИТИЕ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

3.1 Ассемблер

Язык Ассемблера – это символическое представление машинного языка. Он облегчает процесс программирования по сравнению с программированием вмашинных кодах. Программисту не обязательно употреблять настоящие адреса ячеек памяти с 
размещенными в них данными, участвующими в операции, и вычисляемые результаты,а также адреса тех команд, к которым программа не обращается.
Некоторые задачи, например, обмен с нестандартными устройствами обработки данных сложных структур невозможно решитьс помощью языков программирования высокого уровня. Это под силу ассемблеру.
В принципе, язык Ассемблер является машинным языком. И программист реализующий какую-либо задачу на языках высокого уровня, с помощью Ассемблераможет определить осмыслено ли решение данной задачи, с точки зрения использования ЭВМ. Умея разобраться в распечатке языка ассемблера, дает возможность облегчить поиск ошибок в программах, т.к. некоторые языки являютсякомпиляторами (см. п. 1.2.).

Один из самых старых языковпрограммирования Фортран был создан в 50-х гг. нашего века. Фортран иподобные ему языки программирования (Алгол, ПЛ/1) предназначались  для решения вычислительных задач, возникающих в математике, физике, инженерныхрасчетах, экономике и т.п. Эти языки в основном работают с числами. Второй старейший язык программирования Лисп (List Information Symbol  Processing), Дж. Маккарти в 1962 г. скорее для работы состроками символов, нежели для работы с числами. Это особое предназначение Лиспа открыло для 
программистов новую область деятельности, известную ныне, как «искусственный интеллект». В настоящее время Лисп успешно применяется в экспертных системах, системах аналитических вычислений и т.п.
Обширность области возможных приложений Лиспа вызвала появление множества различныхдиалектов Лиспа. Это легко объяснимо: применение Лиспа для понимания естественного языка требует определенного набора базисных функций,отличных, например, от используемого в задачах медицинской диагностики. Существование множества различных диалектов Лиспа привело к созданию в начале 80-х гг.Common LISP Комитета, который должен был выбрать наиболее подходящий  диалект Лиспа и предложить его в качестве основного. Этотдиалект, выбранный  Комитетом в 1985г., получил название Common LISP . В дальнейшем он был принят в 
университетах США, атакже многими разработчиками систем искусственного интеллекта, в качестве основного диалекта языка Лисп.
Язык программирования Лисп существенно отличается от других языков 
программирования, таких, как Паскаль, Си и т.п. Работа ссимволами и работа с числами как с основными элементами требует разных способов мышления.
Первоначально Лисп былзадуман как теоретическое средство для рекурсивных построений, а сегодня онпревратился в мощное средство, обеспечивающее программиста разнообразной поддержкой, позволяющей ему быстро строить прототипы весьма и весьма серьезныхсистем.
Профессор Массачусетского технологического института Дж. Самман заметил, что математическая ясность и предельная четкость Лиспа – это еще не все. Главное – Лисп позволяет сформулировать и запомнить «идиомы», столь характерные для проектов по искусственному интеллекту.

3.2 ФОРТРАН

Одним из первых и наиболее удачных компиляторов стал язык Фортран, разработанный фирмой IBM. Профессор Дж. Букс и группаамериканских специалистов в области программирования в 1954 году опубликовало первое сообщение о языке. Дословно, название языка FORmulae TRANslation –преобразование формул. Среди причин долголетия Фортрана (а он один из самых распространенных языков в мире), можно отметить простую структуру, как самогоФортрана, так и предназначенных для него трансляторов. Программа на Фортране записывается впоследовательности предложений или операторов (описание некоего преобразования информации), и оформляется по определенным стандартам.

Эти стандартынакладывают ограничения, в частности, на форму записи и расположения частей оператора в строке бланка для записи операторов. Программа, записанная наФортране, представляет собой один или несколько сегментов (подпрограмм) из операторов. Сегмент, управляющий работой всей программы в целом, называетсяосновной 
программой. Фортран был задуман для использования в сфере научных и 
инженерно-техническихвычислений. Однако на этом языке легко описываются задачи с разветвленной логикой (моделирование производственных процессов, решение игровых 
ситуаций ит.д.), некоторые экономические задачи и особенно задачи редактирования (составление таблиц, сводок, ведомостей и т.д.).
Модификация языка Фортран, появившиеся в 1958 году, получила название Фортран II и содержала понятиеподпрограммы и общих переменных для обеспечения связи между сегментами. К 1962 году относится появление языка, известного под именем Фортран IV иставшего наиболее употребительным в настоящее время.

К этому же времени относится и начало деятельности комиссии при Американской Ассоциации Стандартов(ASA), которая выработала к 1966 году два стандарта – языки Фортран ибазисный (основной) Фортран (Basic FORTRAN). Эти языки приблизительносоответствуют модификациям IV и II, однако базисный Фортран является подмножеством Фортрана, в то время, как Фортран IIтаковым для Фортрана IV не является. Язык Фортран до сих пор продолжает развиваться и совершенствоваться, оказывая влияние насоздание и развитие других языков. Например, Фортран заложен в основу Basic – диалогового языка, очень популярного для решения небольших задач, превосходногоязыка для обучения навыкам использования алгоритмических языков в практике программирования.

Разработан этот язык – Beginner’s All –purpose Symbolic Instruction Code –группой сотрудников Вычислительного центра Дармутского колледжа, штат Нью-Хемпшир созданный в 19…. . Но это уже следующий язык.

3.3. Бейсик

Как знаменитые гамбургеры, бейсбол и баскетбол, Бейсик - это продукт Новой Англии. Как я говорил, созданный в 1964г., как язык обученияпрограммированию. Бейсик является общепринятым акронимом от"Beginner's All-purpose Symbolic Insruction Code"(BASIC) - Многоцелевой Символический Обучающий Код для Начинающих". 
Вскоре как обучаемые, так и авторы программ обнаружили, что Бейсик может делать практически все то, что делает скучный неуклюжий Фортран. Атак как Бейсику было легко обучиться и легко с ним работать, программы на нем писались обычно быстрее, чем на Фортране. Бейсик был такжедоступен на персональных компьютерах, обычно он встроен в ПЗУ. Так Бейсик завоевал популярность.

Интересно, что спустя 20 лет после изобретения Бейсика, он и сегодня самый простой для освоения из десятков языков общецелевого программирования, имеющихся в распоряжении любителей программирования. Болеетого, он прекрасно справляется с работой. Несмотря на высказывания снобов - сторонников языков Си и Паскаля, Бейсик считается деловым языком, снабженным мощными средствами решения специфических задач, которые обычно большинство пользователей решают при помощинебольших компьютеров, а именно: работая с файлами и выводя текстовое и графическое изображение на экране дисплея. Несмотря на отдельные недостатки Бейсика, никто не будет отрицать, что Кемени и Куртс достигли основной цели: сделать программирование доступнее для большего числа людей.

Исторически Бейсик обычно реализовался как интерпретатор (знакомым изомером является сам интерпретаторный Бейсик). Причинами перехода от любительского уровня к профессиональному являются многочисленные расширения классической версии языка: возможность отключениянумерации строк, многостроковые структурированные программные конструкции, структуры типа "запись", поименованные подпрограммы с параметрами илокальные переменные.
Более того, с появлением транслятора QuickBasic фирмы Microsoft разработчики получили возможность строить на Бейсике приложения из раздельно откомпилированных модулей, некоторые из которых могут быть написанына других языках.

Теперь, как и в случае других ведущих языков программирования, разработчик имеет выбор из нескольких промышленных библиотекподпрограмм, которые содержат готовые решения для распространенных задач программирования.

Несомненно надо рассказать и о некоторых языках программирования созданных у нас на родине. Один из таких языков является Рефал, разработанный у нас в России  (СССР), в 1966г. ИПМ АН СССР. Этот язык прост и удобен для описания манипуляций надпроизвольными текстовыми объектами. Рефал широко применяется при разработке трансляторов с алгоритмических языков как универсальных и проблемно – ориентированных, так иавтокодов. Кроме использования в задачах трансляции, Рефал имеет такие важные сферы применения, 
как машинное выполнение громоздких аналитическихвыкладок в теоретической физике и прикладной математике; проектирование «умных» информационных систем, осуществляющих нетривиальную логическую обработкуинформации; машинное доказательство теорем; моделирование целенаправленного поведения; разработка диалоговых обучающих систем; исследования в областиискусственного интеллекта и т.п.

Программирование на Рефале имеет специфику, связанную, прежде всего, с тем, что Рефал являетсяязыком функционального типа в отличие от обычных операторных языков типа Алгол, Фортран и т.д.. Если программа на операторных языках – ни что иное, каксовокупность приказов-операторов, то программа на Рефале представляет собой по существу описание связей и отношений между определенными понятиями.Вследствие того, что в Рефале программист сам определяет структуру обрабатываемойинформации, эффективность программы существенно зависит от удачного или неудачного выбора этой структуры. Для задания структур в  Рефале используются скобки, а специфика всех реализаций языка такова, что 
использование скобок резко повышает эффективность выполнения программы. 

Это достигается с помощью адресного соединения скобок.
Определенной спецификой обладают и переменные типа «выражения» – имеется в виду ихспособность удлиняться при отождествлении. Правильное использование переменных этого типа также позволяет значительно повысить эффективность Рефал –программы.

3.4. Пролог и Пролог

Пролог - это язык, предназначенный для поиска решений. Это декларативный язык, то есть формальная постановка задачи может бытьиспользована для ее решения. Пролог определяет логические отношения в задаче, как отличные от пошагового решения этой задачи.
Центральной частью Пролога являются средства логического вывода, которые решают запросы, используя заданное множество фактови правил, к которым обращаются как к утверждениям. Пролог также не имеет деления переменных на типы и может динамически добавлять правила и факты ксредствам вывода.