Добавлен: 29.03.2023
Просмотров: 242
Скачиваний: 2
Глава 1. Общая характеристика этапов программирования в Российской Федерации
1.1. Понятие и сущность 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)[1]. 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.
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.
Создание сначала ассемблеров, а затем и языков высокого уровня сделало программы более обозримыми за счет снижения уровня детализации и, конечно же, позволило увеличить их сложность.
Появление в языках средств, позволяющих оперировать подпрограммами, существенно снизило трудоемкость разработки программ. Подпрограммы можно было сохранять и использовать в других программах. Типичная программа того времени состояла из основной программы, области глобальных данных и набора подпрограмм (в основном библиотечных), выполняющих обработку всех данных или их части.
Слабым местом такой архитектуры было то, что при увеличении количества подпрограмм возрастала вероятность искажения части глобальных данных какой-либо подпрограммой. Необходимость исключения таких ошибок привела к идее использования в подпрограммах локальных данных.
И вновь сложность разрабатываемого программного обеспечения стала ограничиваться способностью программиста отслеживать процессы обработки данных уже на новом уровне. К этому добавились проблемы согласования интерфейса при разработке проекта несколькими программистами. В результате возникла проблема создания технологии разработки сложных программных продуктов, снижающей вероятность появления ошибок. Такая технология была создана и получила название «структурное программирование».
1.2. Начальный период становления кибернетики в России
К начальному периоду становления кибернетики можно отнести время с 1955 года по 1959 год. В 1959 году в Академии Наук СССР был создан Ученый совет по проблеме "кибернетика". За эти годы в Советском Союзе образовалась целая инфраструктура, полностью способствующая развитию нового научного направления[2].
Появление новой инфраструктуры связана с деятельностью А. И. Берга, чей огромный организаторский талант позволил преодолеть все препоны в бюрократической системе государства. Благодаря адмиралу Берг, который занимал пост заместителя министра обороны СССР по радиоэлектронике в 1953-1957 годах, кибернетика приобрела человека, который обеспечил достойные условия для ее становления и процветания кибернетике как науке.
А. И. Берг приступил к созданию инфраструктуры тогда, когда уже был сформирован крепкий задел для грядущей инфраструктуры. К концу 1957 года он был освобожден от должности в военном ведомстве и полностью окунулся в научную и организационную деятельность.
Вместе с развитие кибернетики как науки велась и создание принципиально новых компьютеров, и создание новых методов решения на них разнообразных прикладных задач. В 1948 году были сформированы Институт точной механики и вычислительной техники АН СССР и Специальное конструкторское бюро Министерства приборостроения и автоматики (СКБ 245). В этих учреждениях, а также в ряде других исследовательских лабораторий различных институтов АН СССР активно развивается теория вычислительных машин, разрабатывается новые методы программирования.
В 1950 году в Институте точной механики и вычислительной техники АН СССР приступил к работе на постоянной основе первый семинар по программированию, который возглавил математик, доктор физико-математических наук, член корреспондент АН СССР Л. А. Лустерник. В 1952 году в МГУ была сформирована кафедра вычислительной математики, которую возглавил математик, доктор физико-математических наук, член корреспондент АН СССР академик С. Л. Соболевым. На этой кафедре в 1952-53 учебном году в первый раз был прочитал курс "принципы программирования". Этот курс для студентов и аспирантов читал А. А. Ляпунов.
Кафедра программирования была также создана в 1953 году в Математическом институте, на базе кафедры прикладной математике. Возглавил новую кафедру математик, доктор физико-математических наук, профессор, член корреспондент АН СССР А. А. Ляпуновым. Первая публикация, по программирования которая стала доступна для всех кто интересовался данной областью науки появилась том же 1953 году.
В 1955 году в МГУ был создан вычислительный центр. Данный центр был ориентирован на разработку новых вычислительных методов. Так же в этом центре решались сложные научные и прикладные задачи.
В конце 50-х годов была разработана теория логического анализа и синтеза релейно-контактных схем. В дальнейшем была сформирована теория функциональных схем. В этой теории аппарат математической логики использовался в области технических наук.
В 1952-53 гг. А. А. Ляпуновым был предложен новый для того времени операторный метод описания программ, который позволял представить программу на обозримом уровне. Взамен малоэффективного для человека написания программы в машинных кодах А. А. Ляпунов предложил формализованное представление высокого уровня. Важным в этом предложении было то, что операторный метод дал возможность сформировать теорию синтаксических структур программ.
В 1953 году А. А. Ляпунов сформулировал задачу автоматизации программирования. Эта оригинальная продукция с успехом использовалась в первых отечественных переводчиках, получивших тогда название программистов. Летом 1954 года появилась программа программирования ПП - 1 (кафедра прикладной математики Института математики АН СССР), а в 1955 году-ее усовершенствованный вариант ПП-2. Чуть позже была создана еще одна программная программа.
В 1953-54 гг. Л. В. Канторович разработал технологию крупноблочного программирования, которая также давала прогнозируемое описание программ и обеспечивала степень формализации, достаточную для изучения синтаксических структур программ и создания программирующих программ.
М. Л. Цетлин первым задался вопросом, как с помощью простых технических средств можно смоделировать сложные формы поведения. Идеи, выдвинутые М. Л. Цетлиным дали толчок к развитию теории коллективного поведения технических систем. Исследования проведенными учеными СССР в этом направлении в значительной степени опередили исследования подобные исследования в других странах.
Во второй половине 50-х годов специалисты ведущие разработки в сфере компьютерных технологий имели ясно представляли направления развития отечественной информатики.
Примером является статья В. М. Глушкова «О некоторых задачах вычислительной техники и связанных с ними задачах математики» вышедшая в 1957 году. К этому времени В. М. Глушков достаточно точно определяется с направлением исследований в области информатики. По представлению В. М. Глушкова, базой для развития вычислительной техники должна стать концепция их работы, а также разработка методов проектирование средств автоматизации вычислительной техники и разработка методов автоматизации программирования[3]. Он акцентирует внимание на ведущею роль исследований в области теории алгоритмов и теории конечных детерминированных и стохастических автоматов, обращает внимание на важнейшие значение разработки методов символьных преобразований на ЭВМ, отмечает центральную роль, которую играет задача оптимизации программ (особенно для управляющих машин).
В 1953 году в стране начался серийный выпуск первых вычислительных машин. Одна из первых машин которая вошла в серию была «Стрела», которая была спроектирована в «Специальном конструкторском бюро Министерства приборостроения и автоматики» под руководством Ю. Базилевского. Затем в 1958 году в серию была запущена вычислительная машина М-20 разработанная коллективом «Института точной механики и вычислительной техники» АН СССР, которым руководил С. А. Лебедев. Вычислительная машина М-20 оказала большое влияние на развитие программирования. Позже на базе М-20 была разработана и построена машина М-220 элементной базой которой служили транзисторы.
Как мы видим, что к началу 60-х годов были заложены как теоретические, так и технические основы развития информатики.
Университеты страны такие как Московской, Ленинградский и Киевский, приступили к подготовке и выпуску специалистов по вычислительной математике. В ряде технических вузов были организованы курсы по вычислительной математике, а следом за эти стали создастся кафедры информатики или вычислительной техники.
Символом признание кибернетики как науке стала статья «Кибернетика», которая была опубликована в 51-м томе второго издания Большой Советской Энциклопедии, написанная математиком, доктором физико-математических наук, профессором, членом корреспондент АН СССР академик А. Н. Колмогоровым.
Стали издаваться книги по кибернетике и отечественных авторов. В частности, в 1958 году вышла книга "Сигнал" И. А. Полетаева.
Знаковым событием стало издание в 1958годуу книги. «Кибернетика или управление и связь в животном и машине» «отца» кибернетики Норберта Винера. Переводом книги занимался И. В. Соловьев, а редактором издания стал Г. Н. Поваров. Позже в 1968 году была издана и вторая книга Н. Винера «Кибернетика и общество»
На целесообразность использования компьютеров в народном хозяйстве обратили внимание в руководстве страны. Об этом говорит статья, напечатанная в газете центрального партийного органа власти одним из родоначальников первых отечественных вычислительных машин. В этой статьи автор говорит о применении вычислительных машин в народном хозяйстве. Все это говорит о том, что доверие к вычислительной технике в руководстве страны стало манятся от недоверия к доверию.
В 1958 году увидел свет первый выпуск журнала "Проблемы кибернетики", пол редакцией А. А. Ляпунова. Это было самое главное событие того времени в области пропагандированное кибернетики.
Это был красивый, в ярко-красной обложке том стал началом серии из 41 сборника, который определил дальнейшее направления развития теоретической кибернетики, получившие в последствии название информатика.
Начиная с 1954-55 года, на базе механико-математическом факультете МГУ стали проводится семинары по кибернетике под руководством Ляпунова. Все материалы участников семинара отражались в сборнике "проблемы кибернетики". Первый номер был посвящён докладу, с которым выступили М. В. Келдышем, А. А. Ляпуновым на октябрьской сессии АН СССР в 1956 году.
Невозможно оценить роль семинара в истории отечественной информатики – она огромна.
Почти двадцать лет (до смерти А. А. Ляпунова в 1973 году) это семинар во многом определил высокий уровень работы в области кибернетики. Как отмечается в, всего было проведено 141 заседание семинара.
Активное участие в семинаре приняли математики, физиологи, лингвисты, менеджеры и представители других наук. Это был первый по-настоящему междисциплинарный семинар в истории нашей науки. Многие из его участников в последующие годы стали крупными учеными в области информатики. Знакомство с темами докладов, прочитанных на семинаре, показывает, насколько широк был круг интересов его участников.