2.7. Основы программирования
Машинный код процессора
Процессор – это большая интегральная схема, содержащая миллионы компонент:
триггеры для запоминания битов данных,
вентили для выполнения операций.
Для управления компонентами применяются управляющие сигналы, имеющие два уровня – низкий и высокий.
Множество управляющих сигналов можно связать с набором 0 и 1, которые можно интерпретировать, как число.
Программа, с которой работает процессор, это последовательность чисел, называемая машинным кодом.
Программа на языке программирования
Машинные коды трудно воспринимаются человеком. Поэтому люди составляют программу на удобном для себя языке.
Программирование на естественном человеческом языке (метаязыке) может использоваться только на этапе составления алгоритма.
ЭВМ исполняет программу в машинных кодах.
Автоматически перевести такую программу в машинный код нельзя из-за неоднозначности естественного языка.
Трансляторы
Программа на языке программирования для выполнения требует преобразования в машинные коды. Это выполняют трансляторы.
Виды трансляторов:
компилятор,
интерпретатор.
Компилятор преобразует всю программу в машинные коды.
Достоинства компилятора:
Транслированная программа может исполняться без компилятора.
При трансляции может использоваться технология оптимизации.
Скорость работы компилированной программы в сотни раз выше, чем интерпретируемой.
Недостатки компилятора:
Трудоемкость программирования.
Сложность тестирования и отладки.
Сложность остановки.
Интерпретатор сразу выполняет команды языка, указанные в тексте программы. Команды транслируются и исполняются последовательно поштучно.
Достоинства интерпретатора:
Постоянный контроль среды программирования.
Удобства тестирования и отладки.
Легкость остановки.
Недостатки интерпретатора:
Транслированная программа не может исполняться без интерпретатора.
При трансляции не может автоматически использоваться оптимизация.
Скорость работы интерпретируемой программы в сотни раз ниже, чем компилируемой.
2.8. Классификация языков программирования
Различают языки:
низкого уровня (машинно-ориентированные),
высокого уровня.
Языки высокого уровня бывают:
процедурно-ориентированные. Содержат набор универсальных команд (Pascal);
проблемно-ориентированные. Имеют команды узкого назначения (Mathcad);
объектно-ориентированные. Программирование на уровне объектов (Delphi, С++);
событийно-ориентированные. Программирование на уровне событий (С#);
визуальные. Поддерживают визуальное программирование (Visual Basic);
комплексные. Поддерживают многие из перечисленных свойств.
Различают пять поколений языков программирования:
Начало 1950-х годов. Язык Ассемблера. Его принцип "Одна инструкция – одна строка". Инструкция на языке однозначно соответствует машинному коду команды.
Начало 1950-х – конец 1960-х годов. Язык символического Ассемблера. В нем появилось понятие переменной.
1960-е годы. Универсальные языки программирования.
С начала 1970-х годов до настоящего времени. Проблемно-ориентированные языки для создания проектов в узкой предметной области.
С середины 1990-х годов до настоящего времени. Языки с автоматизацией программирования. Примеры – языки визуального программирования.
Языки низкого уровня
Язык |
Расшифровка |
Assembler |
Ассемблер. |
Macro Assembler |
Макро Ассемблер |
Языки высокого уровня
Язык |
Расшифровка |
Примечание |
Fortran |
Formula Translator |
От слов - транслятор формул. |
BASIC |
Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code |
Многоцелевой мнемокод для начинающих. Создан в 1960-е годы. |
Visual Basic |
Визуальный BASIC |
Язык 5-го поколения. Его версия – рабочий язык пакета Microsoft Office. |
Cobol |
Common Business Oriented Language |
Язык для задач в экономике бизнесе. |
Algol |
Algorithmic Language
|
Создан для описания алгоритмов. Не получил широкого распространения. |
Pascal |
|
Универсальный язык. Создан в 1970-х годах. Один из часто применяемых. |
С |
|
Язык для системного программирования. Создан в 1970-х годах компанией Bell. |
С++ |
|
Объектно-ориентированное расширение С++. Создан в 1980 году Страуструпом. |
С# |
С шарп |
Многоплатформенная версия С++ |
Java |
|
Модификация С для Internet. В нем удалены низкоуровневые возможности языка С. |