Введение Основные определения

Программирование — процесс создания компьютерных программ с помощью языков программирования. В узком смысле слова, программирование рассматривается как кодирование — реализация одного или нескольких взаимосвязанных алгоритмов на некотором языке программирования. Под программированием также может пониматься разработка логической схемы для ПЛИС, а также процесс записи информации в ПЗУ. В более широком смысле программирование — процесс создания программ, то есть разработка программного обеспечения.

Процессор (центральное процессорное устройство, ЦПУ) – устройство, непосредственно предназначенное для выполнения вычислительных операций. Процессор работает под управлением программы, выполняя вычисления или принимая логические решения, необходимые для обработки информации. Он имеет сложную внутреннюю структуру, состоящую из арифметических устройств, схем управления, регулирующих выполнение различных операций, а также регистров, предназначенных для временного хранения данных.

Язык программирования — формальная знаковая система, предназначенная для описания алгоритмов в форме программы, которая удобна для исполнителя (например, компьютера). Компьютерные программы применяются для передачи компьютеру инструкций по выполнению того или иного вычислительного процесса и организации управления отдельными устройствами. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, используемых при составлении компьютерной программы. Он позволяет программисту точно определить то, на какие события будет реагировать компьютер, как будут храниться и передаваться данные, а также какие именно действия следует выполнять над этими данными при различных обстоятельствах.

Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало уже более двух с половиной тысяч языков программирования. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся известны миллионам людей. Профессиональные программисты иногда применяют в своей работе более десятка разнообразных языков программирования.

Языки программирования обычно делятся на машинно-независимые и машинно-ориентированные. К машинно-независимым относятся Си, Си++, Паскаль и др. Они позволяют быстро писать довольно сложные программы. В тех случаях, когда необходимо построить наиболее компактный машинный код и создать самые быстродействующие программы, используют машинно-ориентированные языки. Они оперируют непосредственно ячейками памяти и программно-доступными элементами микропроцессора.

Различные языки программирования поддерживают различные стили программирования. Отчасти искусство программирования состоит в том, чтобы выбрать один из языков, наиболее полно подходящий для решения имеющейся задачи. Разные языки требуют от программиста различного уровня внимания к деталям при реализации алгоритма, результатом чего часто бывает компромисс между простотой и производительностью (или между временем программиста и временем пользователя).

Единственный язык, напрямую выполняемый процессором — это машинный язык (также называемый машинным кодом). Изначально все программисты прорабатывали каждую мелочь в машинном коде, но сейчас эта трудная работа уже не делается. Вместо этого программисты пишут исходный код, и компьютер (используя компилятор, интерпретатор или ассемблер) транслирует его, в один или несколько этапов, уточняя все детали, в машинный код, готовый к исполнению на целевом процессоре. Даже если требуется полный низкоуровневый контроль над системой, программисты пишут на языке ассемблера, мнемонические инструкции которого преобразуются один к одному в соответствующие инструкции машинного языка целевого процессора.

Язык ассемблера — тип языка программирования низкого уровня, представляющий собой формат записи машинных команд, удобный для восприятия человеком.

На языке ассемблера пишут:

• программы, требующие максимальной скорости выполнения: основные компоненты компьютерных игр, ядра операционных систем реального времени и просто критичные по времени куски программ;

• программы, взаимодействующие с внешними устройствами: драйверы, программы, работающие напрямую с портами, звуковыми и видеоплатами;

• программы, использующие полностью возможности процессора: ядра многозадачных операционных систем, серверы;

• программы, полностью использующие возможности операционной системы: вирусы, антивирусы, защита от несанкционированного доступа, программы обхода защиты от несанкционированного доступа.

Достоинства языка ассемблера

• Максимальная оптимизация программ, как по скорости выполнения, так и по размеру

• Максимальная адаптация под соответствующий процессор

Недостатки

• Трудоемкость написания программы больше, чем языке высокого уровня

• Трудоемкость чтения

• Непереносимость на другие платформы, кроме совместимых

• Ассемблер малопригоден для совместных проектов

Алгоритм — это точный набор инструкций, описывающих порядок действий некоторого исполнителя для достижения результата, решения некоторой задачи за конечное число шагов.

Основные свойства алгоритмов следующие:

1. Понятность для исполнителя — исполнитель алгоритма должен понимать, как его выполнять. Иными словами, имея алгоритм и произвольный вариант исходных данных, исполнитель должен знать, как надо действовать для выполнения этого алгоритма.

2. Дискретность (прерывность, раздельность) — алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов (этапов).

3. Определенность — каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.

4. Результативность (или конечность) состоит в том, что за конечное число шагов алгоритм либо должен приводить к решению задачи, либо после конечного числа шагов останавливаться из-за невозможности получить решение с выдачей соответствующего сообщения, либо неограниченно продолжаться в течение времени, отведенного для исполнения алгоритма, с выдачей промежуточных результатов.

5. Массовость означает, что алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, т.е. он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.