О языках программирования - Лекция, раздел Информатика, ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ Когда Мы По-Русски Говорим "компьютер", То Представляем Себе Некото...
Когда мы по-русски говорим "компьютер", то представляем себе некоторое устройство, которое нужно запрограммировать, чтобы оно заработало. Американцы, которые, естественно, думают на своем английском, представляют себе компьютер сразу состоящим из двух частей – "твердой" ("хардуэр") и "мягкой" ("софтуэр"), что на русский язык казенно переводится как аппаратные и программные средства вычислительной машины. Это различие в понимании отражает и некоторую реальную ситуацию: у нас первая составляющая компьютера стоит во много раз дороже второй. У них наоборот. Умственный труд они ценят много дороже промышленного, что обычно для развитых стран.
В наши дни особое внимание уделяют составлению текстовых описаний к новым программам, поскольку освоение этих программ требует большого труда и занимает много времени. Возникла насущная проблема составления таких описаний к программам, которые были бы понятны обычному или даже начинающему пользователю. Она достигла столь большой остроты, что появилась специальная профессия "технических писателей", так как программисты не могут понять, что именно затрудняет пользователей при освоении их программ.
Не будучи специалистом, трудно говорить о вычислительных машинах, но еще труднее об их программировании. Дело в том, что сама сущность программирования, кажущаяся такой простой на элементарном уровне машинных кодов, оказывается крайне сложной для формулирования. Может быть, поэтому авторы, популяризирующие искусство (или науку, как полагают некоторые) программирования, так любят прибегать к аналогиям, которыми сами почти всегда остаются недовольны.
Сравнение компьютера с автомобилем, а программирования – с управлением механистично и мало что объясняет, компьютера с телевизором, а программы – с передачей, которую он принимает, тоже отражает лишь внешнюю сторону дела. Пожалуй, ближе всего к существу отношений компьютера с его программой сравнение их с музыкальным инструментом и нотами. Действительно, комбинацией нескольких нотных знаков можно записать любое музыкальное произведение, а пределов для творчества композиторов и исполнителей не существует. Так и программа, написанная на одном из специальных языков, в котором используется ограниченный набор символов, служит для решения многих творческих задач, от простых вычислений до игры в шахматы. Но и здесь сходство сводится к идеальности и многообразию содержания информации и материальности и ограниченности средств ее фиксации и воспроизведения.
Любая, самая сложная программа формальна и определяется алгоритмом решения задачи. Вместе с тем, возможность или границы формализации человеческого мышления, которое стремятся моделировать при помощи компьютера, пока еще не поддаются определению. В преодолении этого противоречия, в нахождении путей его разрешения скрыт важный фактор дальнейшего развития данной проблемной области. По всей вероятности, задача такого уровня должна решаться не одними программистами и информатиками, но всем научным сообществом. Это один из серьезных стимулов достижения всеобщей компьютерной грамотности. А. Кэй, из статьи которого взяты некоторые сведения о языках программирования, писал об этом в следующих выражениях:
"Грамотность применительно к компьютерам – это проникновение в суть процессов программирования, причем достаточно глубокое, чтобы было легко и приятно производить вычисления и решать различные задачи на ЭВМ, подобно тому, как истинно грамотный человек может свободно читать и писать. Как и в любом искусстве, здесь необходимо хорошо знать и любить материал. Если мы полагаем важным овладеть литературой и искусством для развития человека и общества, то имеем ли мы право меньше усилий тратить на то, чтобы сделать вычислительные средства и методы частью нашей жизни"[50].
История современных языков программирования насчитывает всего лишь пять десятилетий, если считать от момента создания языка Планкалкюль немецким инженером К. Цузе в 1946 г. С тех пор появились сотни языков программирования, а с вариантами, возможно, тысячи. Конечно, не все они употребляются на практике, и если бы их развитие шло другим путем, их могло бы быть и меньше. Но их многообразие оправдано, так как нельзя создать язык, пригодный для всех случаев. Язык должен быть пригоден для решения данной задачи на данном компьютере и удобен для программиста.
При всех различиях языков программирования все они, в конечном счете, сводятся к высоким и низким уровням электрического напряжения, соответствующим единицам и нулям двоичного кода. Комбинации единиц и нулей могут интерпретироваться компьютером как адрес в его памяти, фрагмент обрабатываемых данных или команда выполнить определенное действие. Язык самой машины – машинный код – очевиден и однозначен для каждого вида компьютеров. Но эта последовательность нулей и единиц противоестественна для памяти человека, хотя несколько поколений программистов работали только в машинных кодах. Программа может состоять из миллионов комбинаций единиц и нулей, и ошибка лишь в одном знаке приведет к неправильной работе всей программы.
Это повело к созданию языков ассемблера, в которых двоичные последовательности были заменены символами и словами. Первым таким языком был ассемблер компьютера "Эдсак", созданный в 1949 г. английским математиком М. Уилксом. Разумеется, ассемблеры проще и мнемоничнее машинных кодов, в них можно создавать инструкции для определенных действий. Однако каждая команда должна определяться отдельно и за ее прохождением в машине нужно следить, Кроме того, ассемблер жестко связан с типом компьютера, для которого он создан.
Ограниченность ассемблеров была преодолена в языках более высокого уровня. Первым распространенным языком высокого уровня явился Фортран, разработанный в 1954–1957 гг. Дж. Бекусом в фирме IBM и до сих пор применяемый для научных расчетов. Поскольку его применение занимало много времени "тихоходных" в то время машин, для него был создан компилятор, переводивший его программы в машинный код. Это положило начало особым видам программ – т р а н с л я т о р а м, которые для каждого типа компьютеров переводят программы, написанные на языке высокого уровня, в их машинный код.
Они бывают двух видов – компиляторы и интерпретаторы. При использовании к о м п и л я т о р а весь цикл трансляции завершается до начала выполнения программы, так что прохождение этой программы требует меньше времени. Программа, составленная на интерпретаторе, записывается в оперативную память в виде команд на языке высокого уровня, каждая из которых транслируется в машинный код по мере прохождения программы. Это требует больше времени, но дает оператору возможность контролировать результат каждой операции.
Все исследования в области программирования с 1957 г. стимулировались стремлением усовершенствовать Фортран, который подвергался неоднократным переделкам. Стало появляться большое число языков, что беспокоило программистов, которые создали Международный комитет для выработки единого языка программирования (КОДАСИЛ). Результатом работы комитета явились два языка, до сих пор широко распространенные у пользователей, эксплуатирующих большие машины. Один из них, К о б о л был разработан для выполнении однородных операций над большими массивами чисел. Он применяется в сфере бизнеса и эффективен при простых арифметических вычислениях. Две трети конторских программ на Западе все еще написаны на Коболе. Но как универсальный язык, к которому по тем временам все стремились, он был неудовлетворителен. Вторым языком стала первая версия А л г о л а (1956 г.), который хотя и не стал желанным универсальным языком, но в последующих версиях сохраняет значение многоцелевого средства.
Тогда же Дж. Маккарти из Массачусетского технологического института создал язык Л и с п, в котором программы и данные представляются в виде списков. Его простота и сила определяются тем, что в нем применяется только один вид команд – вызов функции, а ее значением может быть другая функция. С тех пор он стал популярным в исследованиях по искусственному интеллекту и послужил моделью для многих других языков. Для персональных компьютеров чаще всего используется Б е й с и к, разработанный в 1965 г. Дж. Кемени и Т. Курцем из Дартмутского колледжа в США. Он предназначался для изучения вводного курса программирования, но затем стал популярным среди программистов-непрофессионалов. Каждая строка программы на этом языке обозначается номером, а управление прохождением программы в основном осуществляется путем указания этих номеров.
Близок к нему и язык П а с к а л ь, также первоначально созданный для обучения студентов в 1970 г. Н. Виртом, преподавателем Федерального технологического института в Цюрихе. В отличие от Бейсика в нем необходимо объявлять каждую переменную и указывать ее тип, а процедуры и функции обозначать не номерами строк, а именами функций, что облегчает чтение программы. Решая какую-либо задачу, специалист не может оперировать двоичными кодами, регистрами и адресами машинной памяти. Он мыслит формулами своей науки, например,
"Площадь = длина X ширина",
Все темы данного раздела:
Курс лекций
Лекции рассчитаны на студентов высших учебных заведений. Цель курса лекций – дать студентам представление о современной информатике как научной дисциплине и теоретической осно
Информатика как научная дисциплина
В современном обществе все большее место занимают различные виды деятельности по передаче и распространению результатов умственной деятельности. Журналисты, редакторы, референты, документалисты,
Становление информатики
Информатика возникла не сразу. Она развивалась с начала нашего столетия, и ее общие контуры были четко очерчены ее создателем Полем Отле (1868–1944). В числе ученых и специалистов, внесших существе
Предмет и объекты исследования
Предметом изучения информатики как научной дисциплины являются структура, свойства и закономерности семантической информации, процессы ее сбора, переработки, хранения, поиска, распространени
Информатика и другие науки и научные дисциплины
Информатика сложилась на стыке ряда наук и научных дисциплин, из которых основными являются: библиотеко-, библиографо-, книго-, архиво- и науковедение, документалистика, структурная лингвистика, се
Информация – знание – наука
"Информация есть информация, а не материя и не энергия", – писал Н. Винер, который ввел это понятие в науку, отказавшись от его определения, считая его сродни таким общим категориям, как
Информация и данные
Термин «информация» прочно вошел в самые различные отрасли современной науки и техники, в повседневную жизнь. Однако точное и исчерпывающее его определение остается одной из труднейших научных зада
Свойства информации
Ниже кратко характеризуются важнейшие свойства информации, которые можно условно разделить на собственные и потребительские (аксиологические, прагматические).
Собственные свойства инф
Структура информации
Общим свойством данных, содержащих семантическую информацию, является их дискретность. Этим они отличается, например, от данных, получаемых в процессе чувственного познания, которые, как и п
Особенности информации
Информация является продуктом человеческого труда. Однако в отличие от других продуктов труда она обладает рядом существенных свойств. Информация не расходуется при ее потреблении. В этом она похож
Информация научная и техническая
Быстрый рост количества информации, характеризуемый метафорой "информационный взрыв", не замедляется, как это предсказывалось некоторыми учеными на основании общих соображений, а, возмож
Наука как социальное явление
Когда говорят и пишут "наука", чаще всего имеют в виду результаты научных исследований или совокупность научных знаний. Но наука это еще и люди, получающие эти результаты и создающие это
Перспективы развития науки
Чтобы прогнозировать дальнейшее развитие науки как социального явления недостаточно экстраполировать в будущее действие выявленных тенденций. Более важным представляется анализ тех противоречий, к
Система научной коммуникации
Система научной коммуникации является высокоупорядоченной социальной системой, основанной на взаимодействии людей, функционировании социальных институтов и подчинении определенным общественным норм
Библиотечная и информационная деятельность
На рис. 5. схематически показаны основные каналы распространения научной информации от создателей к потребителям. Внешние линии на схеме обозначают личные контакты ученых, их переписку, обмен оттис
Научно-информационная деятельность
Мы не случайно рассматриваем информационную деятельность на примере ее научной разновидности, поскольку в последние десятилетия ее организации придавалось большое значение в национальном и междунар
Этапы и задачи коммуникации
В коммуникационном процессе обычно выделяют ряд этапов, которые соответствуют его основным функциям (или задачам). Они показаны на рис. 6. Прежде всего, необходимо с максимальной полнотой осуществи
Информационное обслуживание
Поскольку почти с каждого этапа коммуникационных процессов любая информация может быть доступна потребителю, а передача ему этой информации и составляет основной смысл самих этих процессов, вопросы
Перспективы развития
В заключение данной лекции хотелось бы высказать два соображения. Первое относится к необходимости различать информационную деятельность как общественную институцию от той информационной работы, ко
Потребители информации
Термин "потребитель информации" является не очень удачным переводом английского термина information user, который по отношению к информационным системам переводится как "поль
Эгалитарность информационного обслуживания
До сих пор мы рассматривали потребителей информации как элемент таких общих социальных систем, как наука, культура, производство, стремясь охарактеризовать качественный и отчасти количественный а
Информационные потребности в развитии
Наиболее общие типы информационных потребностей были выявлены давно и, несмотря на интенсивные исследования последних десятилетий в этой области, их формулировка остается почти неизменной. Творчес
Закономерности роста и старения
С развитием информатики наступил новый этап в изучении научных публикаций, поскольку основное внимание стали уделять закономерностям, характеризующим внутреннюю связь изданий с развитием науки, кол
Закон рассеяния
Еще одним важным свойством научных публикаций является их рассеяние. Закон рассеяния научных статей в журналах был открыт в 1934 г. С. Бредфордом, который в 1948 г. дал ему следующую формули
Перспективы развития
В последнее время наблюдается много признаков того, что система периодических изданий утрачивает значение основного средства распространения научной информации. Об этом свидетельствует быстрый рост
Основные виды
Основными видами информационных изданий являются:
* библиографические указатели (БУ), бюллетени сигнальной информации (СИ), в которых приводятся в систематизированном виде би
Реферирование и библиографирование
Основой информационных изданий служат библиографические описания и рефераты. Методику их составления трудно излагать на лекциях, поэтому она изучается на практических занятиях. Здесь хотелось бы об
Реферативный журнал ВИНИТИ
В мире выходит свыше полутора тысяч реферативных журналов, которые продолжают служить специалистам основным средством доступа к мировой научной литературе. В нашей стране таким средством служит Реф
Зарубежные реферативные журналы
Для характеристики этого важнейшего вида информационных изданий выбраны 10 реферативных журналов, отражающих мировую литературу по естественным и техническим наукам.
Applied Mechanics R
Электронная информация и базы данных
Все более важным видом источников первичной и вторичной информации становятся базы данных (БД), представляющие собой в большинстве случаев электронные версии печатных изданий – газет, научн
Сети передачи и средства хранения и обработки данных
Для теледоступа к БД, находящимся в специальных службах поиска информации, кроме персонального компьютера необходимы соответствующие каналы и сети связи. И такие сети были созданы.
Информационные услуги
Современные информационные услуги можно разделить на три взаимодействующих области:
– специальная информация,
– электронные сделки,
– электронная коммуникация.
В
Информационные структуры и инфраструктура
Информационными структурами принято считать учреждения и организации, профессионально производящие, обрабатывающие и «переупаковывающие» информацию разного рода, обеспечивающие ее хранение и доступ
Предыстория и сущность
"Знание бывает двух видов. Мы знаем предмет по существу, или же мы знаем, где можно найти информацию о нем". В этой простой мысли давно известного высказывания английского писателя XVIII
Процедуры и понятия
Научное сообщество осознало необходимость организационного оформления информационной деятельности, которая в течение нескольких десятилетий подспудно созревала в недрах науки и техники. Большая нау
Координатное индексирование
Новая технология пришла в информационный поиск в виде метода координатного индексирования, разработанного в США в 50-е годы математическим логиком М. Таубе и работником службы химической информации
Цитирование, библиографическое сочетание, социтирование
Принцип цитирования[28] был использован Институтом научной информации США, основанным в 1958 г. Ю. Гарфилдом, для создания принципиально нового вида информационного обслуживания. При поиске инфо
Рубрикаторы информационных изданий
На большинстве европейских языков рубрикатором называли переписчика рукописей, который в скрипториях средневековья и Возрождения размечал красной краской первые буквы смысловых фрагментов текста,
Разные типы информационно-поисковых языков
Информатика, заявившая о себе в середине нашего века, принесла с собой не только новую и получившую распространение терминологию ("дескрипторы", "тезаурусы", "индексировани
Базы и банки данных
С самого начала в теории информационного поиска предполагалась возможность построения не только информационно-поисковых, но и информационно-логических систем, которые осуществляли бы автоматическу
Информационно-поисковые системы
За последние десятилетия в области информационного поиска произошли важные изменения, которые требуют принципиально новых подходов и решений. В крупных банках данных накоплено огромное количество и
Интеллектуальные информационные системы
В настоящее время зрелость информатики как науки характеризуется тем, что в ней взаимодействуют теория вычислений, алгоритмических языков и архитектуры компьютеров, а также искусственный интеллект
Возникновение и развитие идеи гипертекста
Гипертекст – это форма организации текстового материала, при которой его смысловые единицы (фразы, абзацы, разделы) представлены не в линейной последовательности, а как система явно указа
Логико-смысловой граф и логика связности
Гипертекст всегда представляет собой некоторую сеть или граф, отображающие систему связей между смысловыми единицами текста. Свойства гипертекста, его функциональные возможности в значительной сте
Гипертекст как развитие функций чтения и письма
Известны гипертекстовые системы, в которых на первый план выступает функция чтения. Таковы, например, учебные и справочные системы, в которых читатель сам выбирает, как ему двигаться при освоении м
Отечественные гипертекстовые системы ГИПЕРЛОГ и СЕМПРО
Системы разработаны на основе многолетних исследований М. М. Субботина, о которых говорилось выше. Они реализуют функции и процедуры, позволяющие:
– формировать из элементов гипертекстовой
Системы гипермедиа как развитие гипертекста
Новые подходы к манипулированию информацией, хранящейся в ретроспективном фонде, открывают перспективы качественно иного, более эффективного использования постоянно возрастающего объема документаль
Системы машинного перевода
В современную эпоху научно-технической революции и информатизации общества возросла интенсивность общения между народами и странами. Однако этот процесс в значительной мере тормозится языковыми бар
О понятии информационной технологии
Слово "технология" имеет в русском языке два значения. В соответствии с толковым словарем оно означает совокупность процессов обработки или переработки материалов в определенной отрасли,
Тенденции развития информационных технологий
Если посмотреть на процесс внедрения новой информационной технологии в информационное дело не с узко технологических позиций, а в более широком социологическом аспекте, то нельзя абстрагироваться
Влияние информационных технологий на развитие науки
Важной тенденцией в развитии информационных технологий было названо слияние редакционно-издательской и информационной деятельности. Технически она связана с появлением настольных издательских систе
Социальные последствия новой технологии
Автоматизированные информационные системы воздействуют на общественное развитие, меняя социальный облик труда, в первую очередь, творческого. Но и сами эти системы появились в результате научно-тех
Электронные вычислительные машины
Новую информационную технологию справедливо связывают с поистине ошеломляющими успехами в развитии электроники и вычислительной техники. Действительно, эти успехи значительно превосходят и опережа
Новые поколения компьютеров
В пятом поколении ЭВМ предполагалось применить многопроцессорную машину параллельной архитектуры. Принцип работы одного из вариантов суперкомпьютера такой архитектуры – системы потока данных – иллю
Персональный компьютер и персональные вычисления
Одна из статей о персональных компьютерах в научно-популярном журнале начиналась со следующей аналогии. Если бы за последние четверть века самолетостроение развивалось в том же темпе, что и произв
Прикладные программы подготовки текстов
Среди профессиональных программистов бытует мнение, что пользователям-непрограммистам не следует увлекаться программированием, а лучше применять уже готовые программы. Это отчасти противоречит вы
Quot;Понимание" текста на естественном языке
Многие процессы информационной деятельности: поиск информации, ее отбор, аналитико-синтетическая переработка, распространение – все это процессы, связанные с чтением, пониманием (извлечением с
Новая концепция книги
Новые условия для одного из основных явлений человеческой культуры – книги – заключаются в появлении ее необычной физической формы – электронной. Во многих научных дисциплинах, связанных с создание
Сущность, особенности и разновидности электронной книги
Электронная книга определяется как совокупность данных (текст, звук, статичное и движущееся изображение) в памяти компьютера, предназначенная для восприятия человеком с помощью соответствующих п
Электронный журнал: проблемы распространения и хранения
Самым распространенным видом электронных изданий является электронный журнал, который набирает силу в результате необычайно быстрого роста числа пользователей сети Интернети особенно WWW. Теперь и
Организационные и юридические проблемы
Производство книги. Как уже было сказано, оригинал-макет, да и печатная форма большинства традиционно издаваемых книг готовятся к печати электронным способом, т. е. на компьютере. Пос
Электронная библиотека реальная и виртуальная
Во второй раз на протяжении жизни нашего поколения библиотеке как социальному институту брошен вызов. В первый раз это было в 50‑е – 60‑е гг., когда во всех развитых странах государств
Доводы за электронную книгу
Наличие поисковых систем.Главным достоинством любой электронной книги считается наличие в ней поисковой системы, а значит возможности анализа содержания книг, поиска нужных сведений п
Доводы против электронной книги
Неудобство чтения с экрана.Известно, что обычный человек способен читать страницу, набранную мелким шрифтом, со скоростью до 400 слов в минуту. (Люди с хорошими неврологическими связями могу
Заменит ли электронная книга бумажную?
Споры по этому вопросу занимают большую часть статей, посвященных электронным книгам. Представители корпорации "Microsoft" сделали ряд смелых прогнозов, заявив, что к 2003 г. электронные
Интернет как глобальная компьютерная сеть
По-английски Internet является аббревиатурой слов INTERconnected NETworks, что означает ВЗАИМОсвязанные СЕти. Интернет представляет собой свободное сообщество независимых сетей, объединенных тольк
Научно-техническая информация
Интернет представляет собой один из основных источников доступа к публичным информационным ресурсам в области НТИ. С одной стороны, эта сеть с самого начала предназначалась именно для распространен
Политическая информация
Информация этого типа получила широкое распространение в Интернет, прежде всего, в связи с попытками использования сети в политических целях (например, в предвыборной борьбе) – сначала в качестве с
Образование
В сети широкое распространение получили различные обучающие программы для самообразования, например:
* ICS Learning Systems (http://www.icslearn.com/) – сервер одной из крупнейших в мире с
Музеи, галереи и художественные выставки
* Smitsonian Institute (http://www.si.edu) – сервер, предлагающий коллекцию из 500 произведений искусства Национального музея американского искусства и портреты их авторов;
* WebMuseum (ht
Бытовая информация
Примерами бытовой информации, представленной в Интернет, выступают многочисленные серверы погоды, серверы полезной информации, такой как программы телевидения, а также серверы, создаваемые коммунал
Информация по Интернет
* Meckler iWORLD (http://www.mecklerweb.com/) – страница для участников Интернет, подготовленная в связи с возникновением WWW и характеризующая развитие Интернет и WWW;
* NetlnSights (htto
Идеи и методы информатики
За время становления информатики в ней выработан ряд специфических идей и методов, которые не были известны библиотеко- и библиографоведению или какой-либо другой смежной науке или научной дисципли
Поиски фундаментального закона
На рубеже 70-х и 80-х годов ХХ в. значительно возрос интерес к теоретическим аспектам информатики и, в особенности, к ее методологическим проблемам. Необходимость в решении этих проблем и построен
Определение и предметная область информатики
Использование термина "информатика" в значении информационной технологии совместилось с уже принятым у нас более полутора десятилетий обозначением им научной дисциплины, изучающей структу
Перспективы информатики
Немаловажное значение для перспектив развития информатики имеет ее структура, в значительной мере определяющая направление проводящихся в ней научных исследований. Эта структура в разных модификаци
Словарь терминов
Значение терминов объясняется в словаре лишь в том аспекте, в котором они употреблены в данном курсе лекций.
Адаптер – набор электронных цепей для связи процессора
Новости и инфо для студентов