3. Системы программирования

3.1 Основные особенности языков программирования

Основная цель любой программы – описание некоторой последовательности команд для процессора ЭВМ, который должен ее исполнить. Команды, выполняемые процессором должны быть выражены в машинном коде, т.е. на языке понятном процессору. Человеку писать такие программы сложно, поэтому для создания программ принят следующий подход. Программист пишет текст на языке, который ему понятен и удобен, а затем с помощью специальных программ (систем программирования) переводит его на машинный язык и превращает в удобный для процессора и ОС вид.

Для этой цели существуют специальные языки программирования, которые еще называют алгоритмическими. Они обладают рядом следующих свойств:

1) специальные средства, предоставляемые языком ориентированы на описание задач предметных областей определенного типа. Например, одни языки разработаны главным образом для численных расчетов (Basic, Fortran), другие для манипулирования в основном текстовой информацией (LISP), третьи для написания системных программ (С). В основном наиболее распространенные языки позволяют описать решение разнообразных задач (поэтому называются универсальными), но наиболее удобны для решения тех задач, для которых они разработаны.

2) возможность написания легко читаемого текста, имеющего ясную структуру. Допускаются пробелы между элементами операторов, отступы от начала строки, пропуск строк, оформление текстовых комментариев к элементам программы и т.п.

3) возможность независимого написания отдельных программных частей. Такой подход в программировании называется модульным или структурным. Он предполагает написание отдельных программных модулей с последующей автоматизированной сборкой их в единую программу. В этом случае программист пишет программный модуль, называемый главной (головной) программой. В ней он описывает последовательность выполнения других модулей, которые называются подпрограммами или функциями. В подпрограммах и функциях можно указывать выполнение других программных модулей. В связи с особенностями языков программирования существуют 4 важных этапа запуска программы на выполнение:

1) Трансляция. Перевод текста программных модулей с алгоритмического языка на машинный.

2) Сборка, полученных после трансляции программных модулей в единую программу.

3) Отладка программы. процесс нахождения ошибок в тексте программы.

4) Исполнение программы.

Для обеспечения этих этапов и предназначены системы программирования.

Состав системы программирования

Системы программирования включают в себя:

1) специализированные текстовые редакторы (обеспечивают удобство в процессе написания текста программных модулей)

2) трансляторы

3) редакторы связей

4) отладчики

Транслятор – переводчик с языка, на котором написаны программы на машинный внутренний язык. Два вида:

- интерпретаторы

- компиляторы

Интерпретатор обеспечивает построчный перевод текста программы на машинный язык и одновременное выполнение каждой программы, т.е. интерпретатор автоматизирует все этапы запуска программы на выполнение.

Компилятор переводит текст программного модуля на машинный язык без его выполнения. При этом выявляются синтаксические ошибки, допущенные в тексте. В результате создается объектный модуль. Он не готов к выполнению.

Редактор связей автоматизирует процесс сборки связанных друг с другом, но отдельно написанных и транслированных программных модулей. В процессе работы он выявляет ошибки неверно указанных связей между модулями. Кроме этого он добавляет служебную информацию, необходимую для последующего управления данной программы операционной системой. В результате он создает программный файл, называемый загрузочным (исполняемым), который может пойти на выполнение под управлением операционной системы без системы программирования.

Отладчик оказывает помощь в поиске различных ошибок в программе в процессе ее выполнения. Он выявляет логические ошибки (например, попытка деления на 0), ошибки, связанные с некорректностью входных данных и т.п.

Достоинства интерпретатора:

1) исполнение программы может осуществляться срезу после ее написания, причем одновременно с этим выявляются ошибки всех шагов, что ускоряет отладку.

2) файлы с такими программами занимают небольшой объем памяти поскольку содержат лишь тексты

Недостатки интерпретатора:

1) низкая скорость исполнения программы, поскольку во время ее выполнения проводится синтаксический анализ каждой строки, перевод ее на машинный язык и т.д.

2) программа может выполнятся только под управлением интерпретатора.

В связи с этими особенностями интерпретаторы в основном используются в специализированных прикладных программных системах, в частности экономических.

В системах программирования для универсальных языков как правило имеются как интерпретаторы, так и компиляторы. Первые используются для отладки и решения несложных задач, а вторые для создания готовых программ, независимых от системы программирования.