Языки программирования, их классификация и развитие
Другие рефераты
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
разнообразныхзнаковых систем для записи алгоритмов – языков программирования.
Смысл появления такого языка – оснащенный набор вычислительных формул
дополнительнойинформации, превращает данный набор в алгоритм.
Язык программирования служит двум связанным между собой целям: он дает
программисту аппарат для задания действий, которыедолжны быть выполнены, и
формирует концепции, которыми пользуется программист, размышляя о том, что
делать. Первой цели идеально отвечает язык, которыйнастолько "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 думаем/программируем, и задачами и решениями,
которые мы можем представлять в своем воображении, очень близка. Поэтой 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, тоих просто
игнорируют. Например, серьезные ограничения концепции указателя заставляют
программиста применять вектора и целую арифметику, чтобы реализоватьструктуры,
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 почтистолько
же разных машинных языков, сколько и компьютеров, но все они суть разновидности
одной идей простые операции производятся со скоростью молнии надвоичных числах.
Персональные компьютеры IBM используют машинный язык микропроцессоров семейства
8086, т.к. их аппаратная часть основывается именнона данных микропроцессорах.
Можно писать программы непосредственно на машинном языке, хотя это и сложно. На
заре компьютеризации(в начале 1950-х г.г.), машинный язык былединственным
языком, большего человек к тому времени не придумал. Для спасения программистов
от сурового машинного языка программирования, были созданы языкивысокого уровня
(т.е. немашинные языки), которые стали своеобразным связующим мостом между
человеком и машинным языком компьютера. Языки высокогоуровня работают через
трансляционные программы, которые вводят "исходный код" (гибрид английских слов
и математических выражений, который считываетмашина), и в конечном итоге
заставляет компьютер выполнять соответствующие команды, которые даются на
машинном языке. Существует два основных видатрансляторов: интерпретаторы,
которые сканируют и проверяют исходный код в один шаг, и компиляторы, которые
сканируют исходный код для производства текстапрограммы на машинном языке,
которая затем выполняется отдельно.
1.1. Интерпретаторы
Одно, часто упоминаемое преимущество интерпретаторной реализации состоит в том,
что она допускает "непосредственный режим". Непосредственныйрежим позволяет вам
задавать компьютеру задачу вроде PRINT 3.14159*3/2.1 и возвращает вам ответ, как
только вы нажмете клавишу ENTER (это позволяетиспользовать 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 просмотретьпрограмму, а затем продолжить
исполнение.
Больше всего программистам нравится в интерпретаторах возможность получения
быстрого ответа. Здесь нет необходимости в компилировании, так какинтерпретатор
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
возможностиинтерпретатора, 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
комментариии 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. Имизатрачивается 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 человекпросит меня
сделать?), а затем выполнить запрошенную операцию. Операторы в циклах
сканируются излишне много.
Рассмотрим программу: на интерпретаторном Бэйсике 10 FOR N=1 TO 1000 20 PRINT
N,SQR(N) 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
томуназад. И так во всех следующих 998 проходах. Совершенно очевидно, что если
вам удалось каким-то образом отделить фазу сканирования/понимания от
фазыисполнения 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 конструкциейязыка 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 кнеобходимости мыслить
о ваших программах в признаках двух главных фаз их жизни: периода компилирования
и периода прогона. Большинство программ будутпрогоняться в четыре - десять раз
быстрее их интерпретаторных эквивалентов. Если вы поработаете над улучшением, то
сможете достичь 100-кратного повышениябыстродействия. Оборотная сторона монеты
состоит в том, что программы, расходующие большую часть времени на возню с
файлами на дисках или ожиданиеввода, не смогут продемонстрировать какое-то
впечатляющее увеличение скорости.
2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
2.1. Машинно – ориентированные языки
Машинно – ориентированные языки – это языки, наборы операторов и
изобразительные средства которыхсущественно зависят от особенностей ЭВМ
(внутреннего языка, структуры памяти и т.д.). Машинно –ориентированные языки
позволяют использовать все возможности иособенности 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
особенностифункционирования данной ЭВМ;
- трудоемкость процесса составления программ ( особенно на машинных языках и
ЯСК), плохо защищенного отпоявления ошибок;
- низкая скорость программирования;
- невозможность непосредственного использования программ, составленных на этих
языках, на ЭВМдругих 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
Машинныйязык (далее МЯ), ему предписывают выполнение указываемых операций над
определяемыми ими операндами,поэтому МЯ является командным. Однако, некоторые
семейства ЭВМ (например, ЕС ЭВМ, IBM/370/ и др.) имеют единый МЯ для ЭВМ разной
мощности.В команделюбого 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, приближающиесяпо 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
| |  скачать работу |
Другие рефераты
|
