Языки программирования, их классификация и развитие

Реферат на тему Языки программирования, их классификация и развитие СОДЕРЖАНИЕ. 1.Введение 1. Интерпретаторы 2. Компиляторы 2. Классификация языков программирования 1. Машинно ориентированные языки 1. Машинные языки 2. Языки символического кодирования 3. Автокоды 4. Макрос 2. Машинно независимые языки 2.2.1. Машинно независимые языки 2. Универсальные языки 3. Диалоговые языки 4. Непроцедурные языки 3. Развитие языков программирования 1. Ассемблер 2. Лисп 4. Бейсик 5. Рефал 6. Пролог и Пролог 7. Лекс 3.8. Си 1. Особенности языка Си 2. Недостатки языка Си 3.9. Си 1. Замечание по проекту языка Си 4. Заключение 5. Библиография 1. ВВЕДЕНИЕ Язык формирует наш способ мышления и определяет то, о чем мы можем мыслить. Б.Л Ворф Прогресс компьютерных технологий определил процесс появления новых разнообразных знаковых систем для записи алгоритмов языков программирования.

Смысл появления такого языка оснащенный набор вычислительных формул дополнительной информации, превращает данный набор в алгоритм.

Язык программирования служит двум связанным между собой целям он дает программисту аппарат для задания действий, которые должны быть выполнены, и формирует концепции, которыми пользуется программист, размышляя о том, что делать.

Первой цели идеально отвечает язык, который настолько близок к машине, что всеми основными машинными аспектами можно легко и просто оперировать достаточно очевидным для программиста образом. Второй цели идеально отвечает язык, который настолько близок к решаемой задаче, чтобы концепции ее решения можно было выражать прямо и коротко. Связь между языком, на котором мы думаемпрограммируем, и задачами и решениями, которые мы можем представлять в своем воображении, очень близка.

По этой причине ограничивать свойства языка только целями исключения ошибок программиста в лучшем случае опасно. Как и в случае с естественными языками, есть огромная польза быть, по крайней мере, двуязычным. Язык предоставляет программисту набор концептуальных инструментов, если они не отвечают задаче, то их просто игнорируют. Например, серьезные ограничения концепции указателя заставляют программиста применять вектора и целую арифметику, чтобы реализовать структуры, указатели и т.п. Хорошее проектирование и отсутствие ошибок не может гарантироваться чисто за счет языковых средств.

Может показаться удивительным, но конкретный компьютер способен работать с программами, написанными на его родном машинном языке. Существует почти столько же разных машинных языков, сколько и компьютеров, но все они суть разновидности одной идей простые операции производятся со скоростью молнии на двоичных числах.

Персональные компьютеры IBM используют машинный язык микропроцессоров семейства 8086, т.к. их аппаратная часть основывается именно на данных микропроцессорах. Можно писать программы непосредственно на машинном языке, хотя это и сложно. На заре компьютеризациив начале 1950-х г.г машинный язык был единственным языком, большего человек к тому времени не придумал. Для спасения программистов от сурового машинного языка программирования, были созданы языки высокого уровня т.е. неМашинные языки, которые стали своеобразным связующим мостом между человеком и машинным языком компьютера.

Языки высокого уровня работают через трансляционные программы, которые вводят исходный код гибрид английских слов и математических выражений, который считывает машина, и в конечном итоге заставляет компьютер выполнять соответствующие команды, которые даются на машинном языке. Существует два основных вида трансляторов интерпретаторы, которые сканируют и проверяют исходный код в один шаг, и компиляторы, которые сканируют исходный код для производства текста программы на машинном языке, которая затем выполняется отдельно. 1. Интерпретаторы Одно, часто упоминаемое преимущество интерпретаторной реализации состоит в том, что она допускает непосредственный режим.

Непосредственный режим позволяет вам задавать компьютеру задачу вроде PRINT 3.1415932.1 и возвращает вам ответ, как только вы нажмете клавишу ENTER это позволяет использовать компьютер стоимостью 3000 долларов в качестве калькулятора стоимостью 10 долларов.

Кроме того, интерпретаторы имеют специальные атрибуты, которые упрощают отладку. Можно, например, прервать обработку интерпретаторной программы, отобразить содержимое определенных переменных, бегло просмотреть программу, а затем продолжить исполнение. Больше всего программистам нравится в интерпретаторах возможность получения быстрого ответа. Здесь нет необходимости в компилировании, так как интерпретатор всегда готов для вмешательства в вашу программу.

Введите RUN и результат вашего самого последнего изменения оказывается на экране. Однако интерпретаторные языки имеют недостатки. Необходимо, например, иметь копию интерпретатора в памяти все время, тогда как многие возможности интерпретатора, а следовательно и его возможности могут не быть необходимыми для исполнения конкретной программы. Слабо различимым недостатком интерпретаторов является то, что они имеют тенденцию отбивать охоту к хорошему стилю программирования.

Поскольку комментарии и другие формализуемые детали занимают значительное место программной памяти, люди стремятся ими не пользоваться. Дьявол менее яростен, чем программист, работающий на интерпретаторном Бейсике, пытающийся получить программу в 120К в памяти емкостью 60К. но хуже всего то, что интерпретаторы тихоходны. Ими затрачивается слишком много времени на разгадывание того, что делать, вместо того чтобы заниматься действительно делом.

При исполнении программных операторов, интерпретатор должен сначала сканировать каждый оператор с целью прочтения его содержимого что этот человек просит меня сделать, а затем выполнить запрошенную операцию. Операторы в циклах сканируются излишне много. Рассмотрим программу на интерпретаторном Бэйсике 10 FOR N1 TO 1000 20 PRINT N,SQRN 30 NEXT N при первом переходе по этой программе Бейсик-Интерпретатор должен разгадать что означает строка 20 1.преобразовать числовую переменную N в строку 2.послать строку на экран 3.переместить в следующую зону печати 4.вычислить квадратный корень из N 5.преобразовать результат в строку 6.послать строку на экран При втором проходе цикла все это разгадывание повторяется снова, так как абсолютно забыты все результаты изучения этой строки какую-то миллисекунду тому назад.

И так во всех следующих 998 проходах. Совершенно очевидно, что если вам удалось каким-то образом отделить фазу сканированияпонимания от фазы исполнения вы имели бы более быструю программу.

И это как раз то, для чего существуют компиляторы. 1.2. Компиляторы Компилятор-это транслятор текста на машинный язык, который считывает исходный текст. Он оценивает его в соответствии с синтаксической конструкцией языка и переводит на машинный язык. Другими словами, компилятор не исполняет программы, он их строит. Интерпретаторы невозможно отделить от программ, которые ими прогоняются, компиляторы делают свое дело и уходят со сцены.

При работе с компилирующим языком, таким как Турбо-Бейсик, вы придете к необходимости мыслить о ваших программах в признаках двух главных фаз их жизни периода компилирования и периода прогона. Большинство программ будут прогоняться в четыре - десять раз быстрее их интерпретаторных эквивалентов. Если вы поработаете над улучшением, то сможете достичь 100-кратного повышения быстродействия. Оборотная сторона монеты состоит в том, что программы, расходующие большую часть времени на возню с файлами на дисках или ожидание ввода, не смогут продемонстрировать какое-то впечатляющее увеличение скорости. 2.

Классификация языков программирования

Классификация языков программирования 2.1. Машинно ориентированные языки Машинно ориентированные языки это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ внутреннего языка, структуры памяти и т.д Машинно ориентированные языки позволяют использовать все возможности и особенности Машинно зависимых языков - высокое качество создаваемых программ компактность и скорость выполнения - возможность использования конкретных аппаратных ресурсов - предсказуемость объектного кода и заказов памяти - для составления эффективных программ необходимо знать систему команд и особенности функционирования данной ЭВМ - трудоемкость процесса составления программ особенно на машинных языках и ЯСК, плохо защищенного от появления ошибок - низкая скорость программирования - невозможность непосредственного использования программ, составленных на этих языках, на ЭВМ других типов.

Машинно-ориентированные языки по степени автоматического программирования подразделяются на классы. 2.1.1. Машинный язык Как я уже упоминал, в введении, отдельный компьютер имеет свой определенный Машинный язык далее МЯ, ему предписывают выполнение указываемых операций над определяемыми ими операндами, поэтому МЯ является командным.

Однако, некоторые семейства ЭВМ например, ЕС ЭВМ, IBM370 и др. имеют единый МЯ для ЭВМ разной мощности.

В команде любого из них сообщается информация о местонахождении операндов и типе выполняемой операции.

В новых моднлях ЭВМ намечается тенденция к повышению внутренних языков машинно аппаратным путем реализовывать более сложные команды, приближающиеся по своим функциональным действиям к операторам алгоритмических языков программирования. 2.1.2. Языки Символического Кодирования Продолжим рассказ о командных языках, Языки Символического Кодирования далее ЯСК, так же, как и МЯ, являются командными.

Однако коды операций и адреса в машинных командах, представляющие собой последовательность двоичных во внутреннем коде или восьмеричных часто используемых при написании программ цифр, в ЯСК заменены на символы идентификаторы, форма написания которых помогает программисту легче запоминать смысловое содержание операции. Это обеспечивает существенное уменьшение числа ошибок при составлении программ. Использование символических адресов первый шаг к созданию ЯСК. Команды ЭВМ вместо истинных физических адресов содержат символические адреса.

По результатам составленной программы определяется требуемое количество ячеек для хранения исходных промежуточных и результирующих значений. Назначение адресов, выполняемое отдельно от составления программы в символических адресах, может проводиться менее квалифицированным программистом или специальной программой, что в значительной степени облегчает труд программиста. 2.1.3. Автокоды Есть также языки, включающие в себя все возможности ЯСК, посредством расширенного введения макрокоманд - они называются Автокоды.

В различных программах встречаются некоторые достаточно часто использующиеся командные последовательности, которые соответствуют определенным процедурам преобразования информации. Эффективная реализация таких процедур обеспечивается оформлением их в виде специальных макрокоманд и включением последних в язык программирования, доступный программисту. Макрокоманды переводятся в машинные команды двумя путями расстановкой и генерированием.

В постановочной системе содержатся остовы - серии команд, реализующих требуемую функцию, обозначенную макрокомандой. Макрокоманды обеспечивают передачу фактических параметров, которые в процессе трансляции вставляются в остов программы, превращая е в реальную машинную программу. В системе с генерацией имеются специальные программы, анализирующие макрокоманду, которые определяют, какую функцию необходимо выполнить и формируют необходимую последовательность команд, реализующих данную функцию.

Обе указанных системы используют трансляторы с ЯСК и набор макрокоманд, которые также являются операторами автокода. Развитые автокоды получили название Ассемблеры. Сервисные программы и пр как правило, составлены на языках типа Ассемблер. Более полная информация об языке Ассемблера см. ниже. 2.1.4. Макрос Язык, являющийся средством для замены последовательности символов описывающих выполнение требуемых действий ЭВМ на более сжатую форму - называется Макрос средство замены.

В основном, Макрос предназначен для того, чтобы сократить запись исходной программы. Компонент программного обеспечения, обеспечивающий функционирование макросов, называется макропроцессором. На макропроцессор поступает макроопределяющий и исходный текст. Реакция макропроцессора на вызов-выдача выходного текста. Макрос одинаково может работать, как с программами, так и с данными. 2.2. Машинно независимые языки Машинно независимые языки это средство описания алгоритмов решения задач и информации, подлежащей обработке.

Они удобны в использовании для широкого круга пользователей и не требуют от них знания особенностей организации функционирования ЭВМ и ВС. Подобные языки получили название высокоуровневых языков программирования. Программы, составляемые на таких языках, представляют собой последовательности операторов, структурированные согласно правилам рассматривания языказадачи, сегменты, блоки и т.д Операторы языка описывают действия, которые должна выполнять система после трансляции программы на МЯ. Т.о командные последовательности процедуры, подпрограммы, часто используемые в машинных программах, представлены в высокоуровневых языках отдельными операторами.

Программист получил возможность не расписывать в деталях вычислительный процесс на уровне машинных команд, а сосредоточиться на основных особенностях алгоритма. 2.2.1. Проблемно ориентированные языки С расширением областей применения вычислительной техники возникла необходимость формализовать представление постановки и решение новых классов задач.

Необходимо было создать такие языки программирования, которые, используя в данной области обозначения и терминологию, позволили бы описывать требуемые алгоритмы решения для поставленных задач, ими стали проблемно ориентированные языки. Эти языки, языки ориентированные на решение определенных проблем, должны обеспечить программиста средствами, позволяющими коротко и четко формулировать задачу и получать результаты в требуемой форме.

Проблемных языков очень много, например Фортран, Алгол языки, созданные для решения математических задач Simula, Слэнг - для моделирования Лисп, Снобол для работы со списочными структурами. Об этих языках я расскажу дальше. 2.2.2. Универсальные языки Универсальные языки были созданы для широкого круга задач коммерческих, научных, моделирования и т.д. Первый универсальный язык был разработан фирмой IBM, ставший в последовательности языков Пл1. Второй по мощности универсальный язык называется Алгол-68. Он позволяет работать с символами, разрядами, числами с фиксированной и плавающей запятой. Пл1 имеет развитую систему операторов для управления форматами, для работы с полями переменной длины, с данными организованными в сложные структуры, и для эффективного использования каналов связи.

Язык учитывает включенные во многие машины возможности прерывания и имеет соответствующие операторы. Предусмотрена возможность параллельного выполнение участков программ.

Программы в Пл1 компилируются с помощью автоматических процедур. Язык использует многие свойства Фортрана, Алгола, Кобола. Однако он допускает не только динамическое, но и управляемое и статистическое распределения памяти. 2.2.3.

Диалоговые языки

Необходимость обеспечения оперативного взаимодействия с пользователем ... Эти работы велись в двух направлениях. 3. . Табличные методы легко осваиваются специалистами любых профессий.

Развитие языков программирования

Самман заметил, что математическая ясность и предельная четкость Лиспа... Фортран Одним из первых и наиболее удачных компиляторов стал язык Форт... Профессор Дж. Вскоре как обучаемые, так и авторы программ обнаружили, что Бейсик мож... 3.5.

Пролог и Пролог

Си сочетает эффективность и мощность в относительно малом по размеру я... . Использование Си в качестве инструментального языка позволяет получать... Для задания наследования можно явным образом указать, какой метод како... Следовательно, Пролог можно отнести к группе гибридных языков, предста...

Особенности языка Си

Разнообразие операций позволяет выбирать их различные наборы для миним... Указатель на объект программы соответствует машинному адресу этого объ... В своем составе Си содержит препроцессор, который обрабатывает текстов... Си-гибкий язык, позволяющий принимать в конкретных ситуациях самые раз... Тем не менее, Си налагает незначительные ограничения в таких, например...

Недостатки языка Си

Первоначально язык был придуман потому, что автор хотел написать событ... В Cи с Классами не хватало перегрузки операций, ссылок, виртуальных фу... Си - это универсальный язык программирования, задуманный так, чтобы сд... Помимо возможностей, которые дает Cи, Си предоставляет гибкие и эффект... Проект, документация и реализация двигались одновременно.

Замечание по проекту языка Си

Замечание по проекту языка Си. Там, где возникал выбор между упрощением руководства по языку и другой... В Си нет типов данных высокого уровня и нет первичных операций высоког... Если пользователю понадобятся подобные типы, их можно определить в сам... Такие средства, как динамическая загрузка, пошаговая трансляция и база...

Заключение

Заключение. Изобретение языка программирования высшего уровня позволило нам общаться с машиной, понимать е если конечно Вам знаком используемый язык, как понимает американец немного знакомый с русским языком древнюю азбуку Кириллицы.

Проще говоря, мы в нашем развитии науки программирования пока что с ЭВМ на ВЫ. Поверьте мне это не сарказм вы только посмотрите как развилась наука программирования с того времени, как появились языки программирования, а ведь язык программирования высшего уровня, судя по всему ещ младенец.

Но если мы обратим внимание на темпы роста и развития новейших технологий в области программирования, то можно предположить, что в ближайшем будущем, человеческие познания в этой сфере, помогут произвести на свет языки, умеющие принимать, обрабатывать и передавать информации в виде мысли, слова, звука или жеста. Так и хочется назвать это детище компьютеризированного будущего языки программирования высочайшего уровня. Возможно, концепция решения этого вопроса проста, а ближайшее будущее этого проекта уже не за горами, и в этот момент, где нибудь в Запорожье, Амстердаме, Токио или Иерусалиме, перед стареньким 133MHz горбится молодой, никем не признанный специалист и разрабатывает новейшую систему искусственного интеллекта, которая наконец-то позволит человеку, с помощью своих машинных языков, вести диалог с машиной на ТЫ. Размышляя над этим, хочется верить в прогресс науки и техники, в высоко - компьютеризированное будущее человечества, как единственного существа на планете, пусть и не использующего один, определенный разговорный язык, но способного так быстро прогрессировать и развивать свой интеллект, что и перехода от многоязыковой системы к всеобщему пониманию долго ждать не придется.

Завершить свой труд хорошо бы на такой оптимистичной ноте, но нет, напоследок хочется процитировать человека, фрагменты работы которого, в виде информации о языке Си, вам уже попадались на страницах этого текста Единственный способ изучать новый язык программирования писать на нм программы.

Брайэн Керниган 5.

Библиография

Библиография 1 LEX - генератор программ лексического анализа Давидов Михаил Изгияевич Антонов Вадим Геннадьевич МОСКВА 1985 2 BASIC Face-off, Justin J.Crom, PC Tech Journal, September 1987, p.136 Перевод Лопухов В.Н. Интегратор Promt98 3 Язык программирования Си. Б.В. Керниган, Д. Ритчи, А. Фьюэр. Русский перевод Москва Финансы и Статистика. 1985 г. 4 Основы автоматизации ч.1, Золотарев В.В 1978 г. 5 Языки программирования кн.5, Ваулин А.С 1993 г. 6 Языки программирования разработка и реализация, П. Терренс, 1979 г. 7

Введение

Введение в программирование на языке Ассемблер ч.1, Касвандс Э.Г. 8 Языки программирования высокого уровня, Хротко Г 1982 г. 9 Языки программирования, Малютин Э.А Малютина Л.В 1982 г. 10 Новые языки программирования и тенденции их развития, Ушкова В 1982 г. 11 Мир Лиспа т.1, Хьювенен Э Сеппенен Й 1990 г. 12 Алгоритмические языки реального времени, Янг С 1985 г.