Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Обзор языков программирования высокого уровня (Языки программирования)

Содержание:

Введение

На современном этапе развития компьютерных технологий невозможно представить ни одного высококвалифицированного специалиста, не владеющего информационными технологиями. Поскольку активность любого субъекта во многом зависит от степени владения информацией, а также от способности эффективно ее использовать. Для свободной ориентации в информационных потоках современный специалист любого профиля должен иметь возможность получать, обрабатывать и использовать информацию, в первую очередь, с помощью компьютеров, а также телекоммуникаций и других новейших средств связи, включая способность обрабатывать языки программирования.

Актуальность данной темы обусловлена тем, что прогресс компьютерных технологий определил процесс появления различных новых знаковых систем для записи алгоритмов - языков программирования.

Объектом исследования являются языки программирования и история развития языков программирования.

Целью курсовой работы является изучение классификации языков программирования и их разработка.

Цели исследования:

Просмотреть общее сведения и уровни языков программирования.
Просмотреть историю развития языков программирования.
Сделать обзор современных языков программирования.
Задачи исследования:
Ознакомления с языками программирования.
Рассмотрение истории развития языков программирования.
Обзор современных языков программирования.
Обзор современных языков программирования высшего уровня.
В первой главе рассматриваются общие сведения о языках программирования и история развития их.
Во второй главе рассматривается обзор современных языков программирования.
В третьей главе рассматривается обзор языков программирования высшего уровня.
В данной курсовой работе использовался научно-исследовательские методы.

1. Теоретические аспекты программирования

1.1. Языки программирования

Язык программирования — это система обозначений, которая служит для точного описания программ или алгоритмов для компьютера. Языки программирования являются искусственными языками. Они отличаются от естественных языков ограниченным количеством «слов» и очень строгими правилами написания команд (операторов). Поэтому, когда они используются по прямому назначению, они не позволяют свободно интерпретировать выражения, характерные для естественного языка. Можно сформулировать ряд требований к языкам программирования и классифицировать языки по их характеристикам.

Основные требования, предъявляемые к языкам программирования:

наглядность - использование в языке по возможности уже существующих символов, хорошо известных и понятных как программистам, так и пользователям ЭВМ;
единство - использование одних и тех же символов для обозначения одних и тех же или родственных понятий в разных частях алгоритма. Количество этих символов должно быть по возможности минимальным;
гибкость - возможность относительно удобного, несложного описания распространенных приемов математических вычислений с помощью имеющегося в языке ограниченного набора изобразительных средств;
модульность - возможность описания сложных алгоритмов в виде совокупности простых модулей, которые могут быть составлены отдельно и использованы в различных сложных алгоритмах;
однозначность - недвусмысленность записи любого алгоритма. Отсутствие ее могло бы привести к неправильным ответам при решении задач.
В настоящее время в мире существует несколько сотен реально используемых языков программирования. Для каждого есть своя область применения.
Любой алгоритм, есть последовательность предписаний, выполнив которые можно за конечное число шагов перейти от исходных данных к результату. В зависимости от степени детализации предписаний обычно определяется уровень языка программирования — чем меньше детализация, тем выше уровень языка.^[1]

По этому критерию можно выделить следующие уровни языков программирования:

машинные;
машинно-оpиентиpованные (ассемблеры);
машинно-независимые (языки высокого уровня).

Машинные языки и машинно-ориентированные языки — это низкоуровневые языки, которые требуют указания мелких деталей обработки данных. Языки высокого уровня, с другой стороны, имитируют естественные языки, используя некоторые из произнесенных слов и общие математические символы. Эти языки более дружественные для человека.

Разные типы процессоров имеют разные наборы команд. Если язык программирования ориентирован на конкретный тип процессора и учитывает его особенности, то он называется языком программирования низкого уровня. В этом случае «низкий» не означает «плохой». Это означает, что операторы языка близки к машинному коду и ориентированы на конкретные инструкции процессора.

Программируя на машинном языке, программист может держать под своим контролем каждую команду и каждую ячейку памяти, использовать все возможности доступных машинных операций. Но процесс написания программы на машинном языке очень трудоемкий и утомительный. Программа оказывается громоздкой, сложной для просмотра, сложной для отладки, изменения и разработки.

Поэтому в случае, когда необходимо иметь эффективную программу, максимально учитывающую специфику конкретного компьютера, вместо машинных языков используются машинно-ориентированные языки, близкие к ним (ассемблеры).

Язык ассемблера — это машинно-зависимый язык низкого уровня, в котором короткие мнемонические имена соответствуют отдельным машинным командам. Используется для представления в удобочитаемой форме программ, записанных в машинном коде.

Язык ассемблера позволяет программисту по своему усмотрению использовать текстовые мнемонические (то есть легко запоминаемые человеком) коды, назначать символические имена компьютерам и регистрам памяти, а также устанавливать удобные методы адресации. Кроме того, он позволяет использовать различные системы счисления (например, десятичную или шестнадцатеричную) для представления числовых констант, использования комментариев в программе и т. д.

С помощью языков низкого уровня создаются очень эффективные и компактные программы, поскольку разработчик получает доступ ко всем возможностям процессора. С другой стороны, это требует очень хорошего понимания структуры компьютера, затрудняет отладку больших приложений, и окончательная программа не может быть перенесена на компьютер с процессором другого типа. Такие языки обычно используются для написания небольших системных приложений, драйверов устройств, модулей для стыковки с нестандартным оборудованием, когда компактность, скорость и возможность прямого доступа к аппаратным ресурсам становятся наиболее важными требованиями. В некоторых областях, таких как компьютерная графика, библиотеки написаны на языке ассемблера, который эффективно реализует алгоритмы обработки изображений с интенсивными вычислениями.^[2]

Таким образом, программы, написанные на ассемблере, требуют значительно меньше памяти и времени выполнения. Знание программистом языка ассемблера и машинного кода дает ему понимание архитектуры машины. Хотя большинство специалистов по программному обеспечению разрабатывают программы на языках высокого уровня, наиболее мощное и эффективное программное обеспечение полностью или частично написано на языке ассемблера.

Языки высокого уровня - были разработаны для того, чтобы освободить программиста от учета технических особенностей конкретных компьютеров, их архитектуры. Уровень языка характеризуется степенью его близости к естественному, человеческому языку. Машинный язык не похож на человеческий язык, он крайне беден своими изобразительными средствами. Средства записи программ на языках высокого уровня более выразительны и знакомы людям. Например, алгоритм вычисления сложной формулы не разделен на отдельные операции, а записан компактно как одно выражение с использованием знакомых математических символов. Гораздо проще составить свою собственную или понять чужую программу на таком языке.

Важным преимуществом языков высокого уровня является их универсальность, независимость от компьютеров. Программа, написанная на таком языке, может работать на разных машинах. Компилятору программы не нужно знать компьютерный набор инструкций, по которому он намерен проводить вычисления. При переключении на другой компьютер программа не требует переделки. Такие языки являются не только средством общения между человеком и машиной, но и между людьми. Программа, написанная на языке высокого уровня, может быть легко понята любому специалисту, который знает язык и природу проблемы.

Таким образом, можно сформулировать основные преимущества языков высокого уровня перед машинными:

алфавит языка высокого уровня значительно шире алфавита машинного языка, что существенно повышает наглядность текста программы;
набор операций, допустимых для использования, не зависит от набора машинных операций, а выбирается из соображений удобства формулирования алгоритмов решения задач определенного класса;
формат предложений достаточно гибок и удобен для использования, что позволяет с помощью одного предложения задать достаточно содержательный этап обработки данных;
требуемые операции задаются с помощью общепринятых математических обозначений;
данным в языках высокого уровня присваиваются индивидуальные имена, выбираемые программистом;
в языке может быть предусмотрен значительно более широкий набор типов данных по сравнению с набором машинных типов данных.
Таким образом, языки высокого уровня в значительной мере являются машинно-независимыми. Они облегчают работу программиста и повышают надежность создаваемых программ.

Основные компоненты алгоритмического языка:

алфавит,
синтаксис,
семантика.^[3]

Алфавит — это фиксированный для данного языка набор основных символов, т.е. «букв алфавита», из которых должен состоять любой текст на этом языке — никакие другие символы в тексте не допускаются.

Синтаксис — это правила построения фраз, позволяющие определить, правильно или неправильно написана та или иная фраза. Точнее говоря, синтаксис языка представляет собой набор правил, устанавливающих, какие комбинации символов являются осмысленными предложениями на этом языке.

Семантика определяет смысловое значение предложений языка. Являясь системой правил истолкования отдельных языковых конструкций, семантика устанавливает, какие последовательности действий описываются теми или иными фразами языка и, в конечном итоге, какой алгоритм определен данным текстом на алгоритмическом языке.

Языки высокого уровня делятся на:

процедурные;
логические;
объектно-ориентированные.

Процедурные языки предназначены для однозначного описания алгоритмов. При решении задачи процедурные языки требуют в той или иной форме явно записать процедуру ее решения.

Первым шагом в разработке процедурных языков программирования стало появление проблемно-ориентированных языков. Это название отражает тот факт, что при их разработке они исходят не от «машины», а «от задачи»: язык стремится в полной мере учитывать специфику класса задач, для решения которых предполагается быть использованным. Например, многие научно-технические проблемы характеризуются большими вычислениями с использованием сложных формул, поэтому удобные средства их записи вводятся на языках, ориентированных на такие задачи. Использование понятий, терминов, символов, знакомых специалистам в соответствующей области знаний, облегчает им изучение языка, упрощает процесс компиляции и отладки программы.

Разнообразие проблемных классов привело к тому, что сегодня было разработано несколько сотен алгоритмических языков. Правда, только 10-15 языков получили широкое и международное признание. Среди них, прежде всего, следует отметить: Fortran и Algol - языки, предназначенные для решения научно-технических задач, Cobol – для решения экономических задач, Basic – для решения небольших вычислительных задач в диалоговом режиме. В принципе каждый из этих языков можно использовать для решения задач не своего класса. Однако, как правило, применение оказывается не удобным.^[4]

В то же время в середине 60-х годов начали разрабатывать алгоритмические языки широкой ориентации – универсальные языки. Обычно они строились по принципу объединения возможностей узко-ориентированных языков. Среди них наиболее известны PL/1, Pascal, C, C+ , Modula, Ada. Однако, как любое универсальное средство, такие широко-ориентированные языки во многих конкретных случаях оказываются менее эффективными.

Логические языки- (Prolog, Lisp, Mercury, KLO и др.) ориентированы не на запись алгоритма решения задачи, а на систематическое и формализованное описание задачи с тем, чтобы решение следовало из составленного описания. В этих языках указывается что дано и что требуется получить. При этом поиск решения задачи возлагается непосредственно на ЭВМ.

Объектно-ориентированные языки (Object Pascal, C++, Java, Objective Caml. и др.). Руководящая идея объектно-ориентированных языков заключается в стремлении связать данные с обрабатывающими эти данные процедурами в единое целое - объект.

Объектно-ориентированный подход использует следующие базовые понятия:

объект;
свойство объекта;
метод обработки;
событие;
класс объектов.

Объект — совокупность свойств (параметров) определенных сущностей и методов их обработки (программных средств).

Свойство — это характеристика объекта и его параметров. Все объекты наделены определенными свойствами, совокупность которых выделяют (определяют) объект.

Метод — это набор действий над объектом или его свойствами.

Событие — это характеристика изменения состояния объекта.

Класс — это совокупность объектов, характеризующихся общностью применяемых к ним методов обработки или свойств.

Существуют различные объектно-ориентированные технологии, которые обеспечивают выполнение важнейших принципов объектного подхода:

инкапсуляция;
наследование.

Инкапсуляция означает скрытие полей объекта, чтобы к ним можно было получить доступ только методами класса (то есть скрыть детали, которые не являются необходимыми для использования объекта). Инкапсуляция (унификация) означает комбинацию данных и алгоритмов их обработки, в результате чего и данные, и процедуры теряют свое независимое значение во многих отношениях.
Класс может иметь подклассы, полученные из него. При создании подклассов данные и методы обработки объектов исходного класса наследуются.^[5]

Фактически, объектно-ориентированное программирование можно рассматривать как модульное программирование нового уровня, когда вместо практически случайной механической комбинации процедур и данных акцент делается на их семантическую связь.

Программа на объектно-ориентированном языке, решающая некоторую проблему, фактически описывает ту часть мира, которая связана с этой проблемой. Описание реальности в виде системы взаимодействующих объектов более естественно, чем в форме взаимодействующих процедур.

1.2. История развития языков программирования

Программа – алгоритм, записанный на языке программирования. Программа – последовательность операторов языка. Языки программирования – искусственные языки, строго формализованные; существует правила записи операторов языка – синтаксис языка.

Машинный язык (40-50 годы XX в.).

Программы на машинном языке – очень длинные последовательности единиц и нулей, являлись машинно зависимыми, т.е. для каждой ЭВМ необходимо было составлять свою программу.

Ассемблер (начало 50-ых годов XX в.).

Вместо 1 и 0 программисты теперь могли пользоваться операторами (MOV, ADD, SUB и т.д.), которые похожи на английские слова. Программы на ассемблере также являются машинно-зависимыми. Для преобразования в машинный код использовался компилятор (спец. программа – переводчик в машинный код).

Первые языки программирования высокого уровня.

С середины 50-ых гг. XX в. начали создавать первые языки программирования высокого уровня (high-level language). Эти языки были Машино независимыми (не привязаны к опред. типу ЭВМ). Но для каждого языка были разработаны собственные компиляторы.

Примеры таких языков: FORTRAN (FORmula TRANslator; 1954) предназначен для научных и технических расчетов; COBOL (1959) был предназначен в основном для коммерческих приложений (обрабатывал большие объемы нечисловых данных) – Common Business-Oriented Language); язык BASIC (Beginner’s All Purpose Instuction Code – универсальный язык символьных инструкций для начинающих) (1964 г.)

Алгоритмические языки программирования.

С начала 80-ых г. XX в. начали создаваться языки программирования, которые позволили перейти к структурному программированию (использование операторов ветвления, выбора, цикла и практически отказ от частого использования операторов перехода (goto). К этим языкам относятся: язык Pascal (назван его создателем Никлаусом Виртом в честь великого физика Блеза Паскаля; 1970); язык Си, позволяющий быстро и эффективно создавать программный код (1971)

Языки объектно-ориентированного программирования

Эти языки основаны на программных объектах, которые объединяют данные и методы их обработки. Эти языки сохранили стиль алгоритмического программирования. Для них были разработаны интегрированные среды программирования, позволяющие визуально оформить графический интерфейс приложения:

язык С++ (1983) - продолжение алгоритм. языка Си;
язык Object Pascal (1989) был создан на основе языка Pascal. После создания среды программирования – Delphi (1995);
язык Visual Basic(1991) был создан корпорацией Microsoft на основе языка Qbasic (1975) для разработки приложений с графическим интерфейсом в среде ОС Windows.^[6]

Языки программирования для компьютерных сетей.

В 90-ые годы XX в. в связи с бурным развитием Интернета были созданы языки, обеспечивающие межплатформенную совместимость. На подключенных к Интернету компьютерах с различными ОС (Windows, Linux, Mac OS и др.) могли выполняться одни и те же программы. Исходная программа компилируется в промежуточный код, который исполняется на компьютере встроенной в браузер виртуальной машиной:

язык Java - объектно-ориентированный язык был разработан фирмой Sun Microsystems для создания сетевого программного обеспечения (1995);
язык JavaScript – язык сценариев Web-страниц (компания Netscape). (1995)

Языки программирования на платформе .NET.

Интегрированная среда программирования Visual Studio .Net, разработанная корпорацией Microsoft, позволяет создавать приложения на различных языках объектно-ориентированного программирования, в том числе:

на языке Visual Basic .Net ( на основе Visual Basic) - 2003 г.;
на языке Visual C# (С-шарп) – на основе языков С++ и J – 2003 г.;
на языке Visual J# (J-шарп) – на основе Java и JavaScript – 2003 г.

Интерпретаторы и компиляторы

Чтобы процессор мог выполнить программу, программа и данные должны быть загружены в оперативную память. Необходимо, чтобы в ОП была размещена программа - переводчик, который автоматически переводит язык программирования в машинные коды. Переводчики бывают двух типов: интерпретаторы и компиляторы. Интерпретатор - это программа, которая обеспечивает последовательный перевод операторов программы с их одновременным выполнением. Преимуществом интерпретатора является удобство отладки (поиска ошибок), недостатком - сравнительно низкая скорость выполнения. Компилятор переводит весь текст программы на машинный язык и сохраняет его в исполняемый файл (обычно с расширением .exe).

Системы объектно-ориентированного программирования содержат программу-транслятор и позволяют работать в режиме как интерпретатора, так и компилятора. На этапе разработки и отладки проекта используется режим интерпретатора, а для получения готовой программы – режим компилятора.^[7]

2. Обзор современных языков программирования

Алгоритмический язык (язык программирования) представляет собой один из способов записи алгоритма. Язык программирования является строго формализованным, то есть все команды записываются по определенным правилам и отступления от этих правил не допускаются. Например, в русском языке можно при разделении элементов перечисления поставить запятую (, ) или точку с запятой (;). А в языке программирования при записи команд нельзя изменить ни одного знака - возникает ошибка.

Правила записи команд на конкретном языке называются синтаксисом языка. Синтаксис определяет, какая команда будет считаться правильной, а какая нет. Например, в языке Basic команды CLS и FOR I=1 TO 10 считаются правильными, а команды CLERSCREEN и FOR I FROM 1 TO 10 - неправильными.

Каждая команда, записанная на языке программирования, имеет определенное значение, то есть заставляет компьютер выполнять те или иные действия. Правила, определяющие смысл команд, называются семантикой языка. Например, команда CLS вызывает очистку экрана.

Каждый язык имеет алфавит – набор символов, которые можно использовать при записи программ на этом языке. Разнее версии одного и того же языка могут немного различаться алфавитом.

Программа, написанная на языке программирования, состоит из команд (операторов), которые устанавливают последовательность действий. Эти действия выполняются на некоторых объектах. Объектами могут быть числа, текстовые строки, переменные и другие. Языки отличаются друг от друга набором допустимых объектов и набором операций, которые можно выполнять над этими объектами.

Программа, написанная на языке программирования - это просто текст. Чтобы компьютер мог выполнять инструкции, содержащиеся в этой программе, необходимо перевести программу в набор инструкций, которые понимает компьютер, записанных в двоичной форме (код). Этот перевод называется трансляцией.

По способу трансляции языки делятся на:

компиляторы
интерпретаторы^[8]

В компиляторах перевод всего текста программы в код осуществляется сразу, и создаются исполняемый файл, который затем можно неоднократно запускать.

В интерпретаторах при запуске программы каждая ее строчка последовательно переводится в код и выполняется; затем переводится в код и выполняется другая строчка, и так далее.

По уровню (особенностям построения) языки делятся на:

Машинно-ориентированные (ассемблеры).

Переход на ассемблер кажется первым значительным шагом. Казалось бы, не очень заметный шаг - переход к символическому кодированию машинных инструкций - на самом деле имел большое значение.
Программисту больше не приходилось вникать в хитроумные способы кодирования инструкций на аппаратном уровне. Более того, зачастую по существу идентичные команды кодируются совершенно разными способами, в зависимости от их параметров.

Также появилась возможность использовать макросы и метки, что также упростило создание, модификацию и отладку программ. Было даже видимость переносимости - было возможно разработать целое семейство машин с подобным набором команд и некоторым общим ассемблером для них, без необходимости обеспечивать двоичную совместимость.
В то же время переход на новый язык был чреват некоторыми негативными (по крайней мере, на первый взгляд) сторонами. Стало почти невозможно использовать всевозможные умные методы, похожие на упомянутые выше.
Кроме того, здесь впервые в истории развития программирования появились два представления программы: в исходном коде и в скомпилированном виде.

Сначала, когда ассемблеры переводили только мнемонику в машинные коды, ее можно было легко перевести на другой и обратно, но затем, когда появились такие возможности, как метки и макросы, разборка становилась все труднее. К концу эры ассемблера способность автоматически переводить в обоих направлениях была полностью утрачена. В связи с этим было разработано большое количество специальных программ дизассемблера, которые выполняют обратные преобразования, но в большинстве случаев они едва ли могут разделять код и данные. Кроме того, вся логическая информация (имена переменных, метки и т. д.) Теряется безвозвратно. В случае проблемы декомпиляции языков высокого уровня примеры удовлетворительного решения проблемы встречаются довольно редко.

Каждый оператор языка является мнемоническим (обычным) обозначением машинной инструкции. Естественно, каждый тип процессора имеет свой собственный набор инструкций, что означает его собственный ассемблер. Ассемблеры используются для создания драйверов, программирования различных устройств, а также для записи фрагментов программ, где время выполнения очень важно (поскольку вы можете написать наиболее эффективную программу на ассемблере.

Универсальные.

Иногда они делятся на процедурно-ориентированные и объектно-ориентированные, но в настоящее время граница между этими типами размыта. Эти языки чаще всего используются для решения самых разных задач. И хотя каждый из языков имеет свои особенности, что делает его наиболее эффективным для решения определенного типа проблемы, в принципе, любой язык программирования может быть выбран для решения любой проблемы.^[9]

2.1 Си его разновидности

Си [C] - Многоцелевой язык программирования высокого уровня, разработанный Денисом Ритчи в начале 1970-х гг. на базе языка BCPL. Используется на миниЭВМ и ПЭВМ. Является базовым языком операционной системы Unix, однако применяется и вне этой системы, для написания быстродействующих и эффективных программных продуктов, включая и операционные системы. Для IBM PC имеется ряд популярных версий языка Си, в том числе - Turbo C (фирмы Borland), Microsoft C и Quick C (фирмы Microsoft ), а также Zortech C (фирмы Symantec). Многие из указанных версий обеспечивают также работу с Си и Си++.

Си++ [C++] - Язык программирования высокого уровня, созданный Бьярном Страустрапом на базе языка Си. Является его расширенной версией, реализующей принципы объектно-ориентированного программирования. Используется для создания сложных программ. Для IBM PC наиболее популярной является система Turbo C++ фирмы Borland (США).

C# (C Sharp) – “ Си Шарп ”: объектно-ориентированный яык программирования, о разработке которого в 2000 г. объявила фирма Microsoft . По своему характеру он напоминает языки C++ и Java и предназначен для разработчиков программ, использующих языки C и С++ для того, чтобы они могли более эффективно создавать Интернет-приложения. Указывается, что C # будет тесно интегрирован с языком XML.^[10]

2.2 Паскаль

Паскаль [PASCAL - акроним с французского - Program Applique a la Selection et la Compilation Automatique de la Litterature] - Процедурно-ориентированный язык программирования высокого уровня, разработанный в конце 1960-х гг. Никлаусом Виртом, первоначально для обучения программированию в университетах. Назван в честь французского математика XVII века Блеза Паскаля.

В своей начальной версии Паскаль имел довольно ограниченные возможности, поскольку предназначался для учебных целей, однако последующие его доработки позволили сделать его хорошим универсальным языком, широко используемым в том числе для написания больших и сложных программ. Существует ряд версий языка (например, ETH Pascal, USD Pascal, Turbo Pascal ) и систем программирования на этом языке для разных типов ЭВМ. Для IBM PC наиболее популярной является система Turbo Pascal фирмы Borland (США).

Delphi является «наследником» языка Паскаль; основные операторы в этих языках одинаковы. Но Delphi имеет средство для работы с различными графическими объектами (создания форм, кнопок, меню), а также для обработки сложных структур данных. Поэтому он очень популярен при разработке различных Windows- приложений.^[11]

2.3 Фортран

В 1954 году в недрах корпорации IBM группой разработчиков во главе с Джоном Бэкусом (John Backus) был создан язык программирования Fortran.

Не обремененный формальностями, язык Фортрана оказался довольно простым в изучении и поэтому нашел широкое распространение среди ученых и инженеров. С его помощью оказалось удобно выполнять сложные научно-технические расчеты, если число операторов не превышает нескольких сотен. Как правило, расчеты на прочность - теплофизические, термодинамические, электрические и т. д. - подпадают под эту категорию.

В последующие десятилетия язык значительно модернизировался и расширился. Сегодня он широко используется в вышеупомянутых областях техники, хотя современные версии языка универсальны и могут использоваться в других областях науки и техники.

Большинство основных научно-технических программ написаны на Фортране из-за его портативности и стабильности, а также из-за встроенных математических и тригонометрических функций. Неотъемлемой частью любой прикладной программы на Фортран является расширенная графическая библиотека, которая позволяет использовать различную графику и изображения.

Значимость этого события трудно переоценить. Это первый язык программирования высокого уровня. Впервые программист мог по-настоящему абстрагироваться от специфики машинной архитектуры. Ключевой идеей, которая отличала новый язык от ассемблера, была концепция подпрограмм. Напомним, что эти современные компьютеры поддерживают подпрограммы на аппаратном уровне, предоставляя соответствующие инструкции и структуры данных (стек) непосредственно на уровне ассемблера, в 1954 году это было совершенно неправильно. Поэтому компиляция Фортрана отнюдь не была тривиальным процессом. Кроме того, синтаксическая структура языка была довольно сложной для машинной обработки, в первую очередь из-за того, что пробелы как синтаксические единицы вообще не использовались. Это создало много возможностей для скрытых ошибок, таких как:

В Фортране следующая конструкция описывает “цикл for до метки 10 при изменении индекса от 1 до 100”: DO 10 I=1,100. Если же здесь заменить запятую на точку, то получится оператор присваивания: DO10I = 1.100 Говорят, что такая ошибка заставила ракету взорваться во время старта.

Язык Фортран был (и до сих пор используется) для научных вычислений. Он страдает от отсутствия многих знакомых языковых конструкций и атрибутов; компилятор практически не проверяет синтаксически корректную программу с точки зрения семантической корректности (сопоставление типов и т. д.). В нем отсутствует поддержка современных способов структурирования кода и данных. Сами разработчики знали об этом. По словам самого Бакуса, перед ними стояла задача разработки компилятора, а не языка. Понимание самостоятельного значения языков программирования пришло позже.

Введение Фортран было встречено еще более жесткой критикой, чем введение ассемблера. Программистов напугало снижение эффективности программ из-за использования промежуточной ссылки в виде компилятора. И эти опасения были вполне оправданы: действительно, хороший программист, скорее всего, при решении какой-то небольшой задачи, будет вручную писать код, который работает быстрее, чем скомпилированный код. Через некоторое время стало ясно, что реализация крупных проектов невозможна без использования языков высокого уровня. Мощность компьютеров возросла, и стало возможным смириться с падением эффективности, которое ранее считалось угрожающим. Преимущества языков высокого уровня стали настолько очевидными, что они побудили разработчиков создавать новые языки, которые становятся все более и более совершенными.^[12]

2.4 Бейсик

Бейсик [BASIC - Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code] - Язык программирования высокого уровня , разработанный в 1963 - 1964 гг. в Дартмутском колледже Томасом Куртом и Джоном Кемени.

Первоначально предназначался для обучения программированию. Отличается простотой, легко усваивается начинающими программистами благодаря наличию упрощенных конструкций языка Фортран и встроенных математических функций, алгоритмов и операторов. Существует множество различных версий Бейсика, которые не полностью совместимы друг с другом. Некоторые реализации Бейсика включают средства обработки данных и наборов данных.

Большинство версий Бейсика используют интерпретатор, который преобразует его компоненты в машинный код и позволяет запускать программы без промежуточной трансляции. Некоторые более совершенные версии Бейсика позволяют использовать для этой цели трансляторы. На IBM PC широко используются Quick Basic фирмы Microsoft, Turbo Basic фирмы Borland и Power Basic (усовершенствованная версия Turbo Basic, распространяемая фирмой Spectra Publishing ). В начале 1999 г. фирма Microsoft выпустила версию языка Visual Basic 6.0 (VB 6.0), предназначенного для создания многокомпонентных программных приложений для систем уровня предприятий .

Например, язык Lisp используется для создания экспертных систем. Язык Java используется для разработки сетевых (Web)- приложений.

Процесс создания программы включает несколько этапов.

Ранее для реализации каждого этапа использовались специальные инструменты. Например, текст программы сначала набирался в текстовом редакторе. Затем с помощью специальной команды был запущен переводчик для перевода текста программы в машинный код. Затем другая команда запустила компоновщик, чтобы объединить вновь написанную программу с ранее разработанными фрагментами для создания исполняемого файла.

Наконец, программа была запущена, а потом оказалось, что результаты совсем не такие, какими они должны быть. Для поиска ошибок использовался отладчик, который позволял, например, просматривать промежуточные результаты некоторых вычислений. После того, как ошибки были обнаружены, вы должны были исправить их в текстовом редакторе и начать весь процесс заново. Таким образом, разработка и отладка программы были долгим и кропотливым делом.

Теперь есть инструменты, которые позволяют вам делать все в одной среде. Поэтому сейчас они часто говорят не о языках программирования, а об интегрированных инструментах разработки.

Интегрированная среда разработки обычно включает в себя:

текстовый редактор – для набора текста программы
компилятор (или интерпретатор) - для перевода программы в машинный код
компоновщик - для объединения при необходимости нескольких программ “запускатель программ”, который позволяет выполнить разрабатываемую программу, не выходя из среды разработки.
отладчик, который позволяет посмотреть промежуточные результаты, сделать паузу в заданном листе программы, либо при изменении значения заданной переменной.
справочную систему, описывающую особенности конкретной реализации языка.
Для одного и того же языка могут существовать разные среды разработки. Например, для языка С есть среда Turbo C и Borland C.^[13]

3. Обзор языков программирования высшего уровня

3.1. Кобол

Кобол - это скомпилированный язык программирования для «бизнеса». Этот язык программирования был разработан в 1959-1961 гг. прежде всего для исследований в области экономики. Язык позволяет эффективно работать с большим объемом данных, он полон различных возможностей поиска, сортировки и распространения.

Говорят, что программы Кобол, основанные на широком использовании английского языка, понятны даже тем, кто не говорит на Кобол, поскольку тексты на этом языке программирования не нуждаются в специальных комментариях. Такие программы обычно называют самодокументированием.

Другие преимущества Кобола включают его структурированность. Довольно мощные компиляторы на этом языке разрабатываются для персональных компьютеров. Некоторые из них настолько эффективны, что программу, отлаженную на персональном компьютере, нетрудно перенести на ЭВМ.

При перечислении недостатков языка нельзя не вспомнить, что на Коболе можно запрограммировать только самые простые алгебраические вычисления. Этот язык не подходит для инженерных расчетов.
Другой причиной, сдерживающей развитие языка, является наличие в США отраслевого комитета, который разрабатывает стандарты, которые контролируются правительственной комиссией. Как всегда в таких случаях, фирмы-разработчики программного обеспечения не спешат приспосабливать свои шаблоны к строгим требованиям комиссии, конкуренции нет, и в результате распространение языка теряется.

3.2. Алгол

Алгол – компилируемый язык программирования, впервые опубликованный в 1960 г.

От языка Фортран Алгол отличался значительно более строгими синтаксическими правилами, что позволяло создавать с его помощью большие программы, но вызывало значительные трудности в практическом применении для решения повседневных задач. Поэтому Алгол нашел применение не в технике, а в научных кругах, прежде всего среди специалистов по прикладной математике, теоретической и экспериментальной физике. В этих областях он использовался до тех пор, пока не был заменен более удобным и не менее строгим языком Паскаль.^[14]

3.3. Си++

Язык Си++ был разработан в 1980 г. Бьерном Страуструпом в компании BellLabs.

Си++ - компилируемый язык программирования. Он позволяет создавать программы более компактные и эффективные, чем, например Паскаль, но его изучение сложнее. Поэтому Си++ обычно изучают в специализированных учебных заведениях, в которых готовят программистов.

Трудность изучения языка C ++ в значительной степени связана с тем, что самому языку не хватает средств для контроля ввода и вывода информации. И это понятно, поскольку эти средства различны для каждой компьютерной модели, и C ++ - это абстрактный язык, который не ориентирован на конкретную компьютерную модель. Поэтому язык часто изучается не на конкретных примерах, а на абстрактных теоретических построениях, что крайне неудобно для начинающих.

Очевидно, C ++ многое позаимствовал из языка Си. Эти заимствования предоставили C ++ мощные низкоуровневые инструменты для решения сложных задач системного программирования. Но C ++ отличается от C прежде всего разной степенью внимания к типам данных и структурам. Это связано с появлением концепций класса, производного класса и виртуальной функции. Это дает C ++ более эффективные возможности для контроля типов данных и обеспечивает модульность программы.

В отличие от традиционных структур C и Pascal, в C ++ членами класса являются не только данные, но и функции. Функции имеют привилегированный доступ к данным внутри объектов этого класса и обеспечивают интерфейс между этими объектами и остальной частью программы. При дальнейшей работе совершенно не нужно помнить о внутренней структуре класса и механизме встроенной функции. В этом смысле класс похож на электрическое устройство: мало кто знает о его структуре, но каждый знает, как его использовать.

Язык C ++ является средством объектного программирования, новейшей методологии проектирования и реализации программ, которая в текущем десятилетии, вероятно, заменит традиционное процедурное программирование.

В последнее время появились быстрые среды проектирования в C ++, которые предоставляют готовые компоненты для ввода и вывода информации и поддерживают концепцию виртуального проектирования приложений Windows. Это сделало изучение языка намного проще.^[15]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изобретение языков программирования высокого уровня, а также их постоянное совершенствование и развитие, позволило человеку не только общаться с машиной и понимать ее, но и использовать компьютер для самых сложных расчетов в области авиастроения, ракетостроения, медицине и даже экономика.

Сегодня любое среднее и крупное предприятие имеет в своем штате команду программистов, владеющих знаниями по программированию на разных языках, которые редактируют, изменяют и модифицируют программы, используемые сотрудниками предприятия. Это говорит о том, что на рынке труда востребованы знания и опыт работы с различными языками программирования.

В этой курсовой работе мы рассмотрели наиболее распространенные языки программирования, такие как: Фортран, Паскаль, Кобол, Алгол, Бейсик, которые используются для научных вычислений, для обучения программированию начинающих программистов.

Несмотря на то, что текущий уровень развития языков программирования находится на высоком уровне, тенденция их развития, как и развитие информационных технологий в целом, развивается таким образом, что можно предположить, что в ближайшем будущем человеческие знания в этой области помогут создать языки, которые могут получать, обрабатывать и передавать информацию в форме мысли, слова, звука или жеста.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Иванова Г.С. Программирование / Г.С. Иванова. – М.: КНОРУС, 2018.
Информатика/Курносов А.П., Кулев С.А., Улезько А.В. и др.; Под ред. А.П. Курносова.-М.: КолосС, 2015.-272 с.
Истомин Е.П. Информатика и программирование / Е.П. Истомин, А.М.
Власовец. – СПб: ООО «Андреевский издательский дом», 2019. – 293с.
Кудинов Ю.И. Основы современной информатики / Ю.И. Кудинов, Ф.Ф. Пащенко. – СПб: Лань, 2017. -256с.
Макарова Н.В. Информатика /под ред. Проф. Н.В. Макаровой. — М.: Финансы и статистика, 2017. — 768 с.: ил.
Малышев Р.А. Локальные вычислительные сети: Учебное пособие/ РГАТА. – Рыбинск, 2015. – 83 с.
Островский В.А. Информатика: учеб. для вузов. М.: Высшая школа, 2018. —511 с.: ил.
Семакин И.А., Информатика: Базовый курс /Семакин И.А., Залогова Л., Русаков С., Шестакова Л. – Москва: БИНОМ., 2015. – 105с.
Симонович С.В. Информатика. Базовый курс/Симонович С.В. и др. — СПб.: издательство «Питер», 2018. — 640 с.: ил.
C++, Turbo Pasckal, QBasik: Эволюция языков программирования langprog.far/historylangprog.html. – Дата обращения 27.07.2020.

Иванова Г.С. Программирование / Г.С. Иванова. – М.: КНОРУС, 2018. ↑
Макарова Н.В. Информатика /под ред. Проф. Н.В. Макаровой. — М.: Финансы и статистика, 2017. — 768 с.: ил. ↑
Симонович С.В.Информатика. Базовый курс/Симонович С.В. и др. — СПб.: издательство «Питер», 2018. — 640 с.: ил. ↑
Кудинов Ю.И. Основы современной информатики / Ю.И. Кудинов, Ф.Ф. Пащенко. – СПб: Лань, 2017. -256с. ↑
Островский В.А. Информатика: учеб. для вузов. М.: Высшая школа, 2018. —511 с.: ил. ↑
Истомин Е.П. Информатика и программирование / Е.П. Истомин, А.М. Власовец. – СПб: ООО «Андреевский издательский дом», 2019. – 293с. ↑
Симонович С.В. Информатика. Базовый курс/Симонович С.В. и др. — СПб.: издательство «Питер», 2018. — 640 с.: ил. ↑
Малышев Р.А. Локальные вычислительные сети: Учебное пособие/ РГАТА. – Рыбинск, 2015. – 83 с. ↑
↑
Семакин И.А., Информатика: Базовый курс /Семакин И.А., Залогова Л., Русаков С., Шестакова Л. – Москва: БИНОМ., 2015. – 105с. ↑
Кудинов Ю.И. Основы современной информатики / Ю.И. Кудинов, Ф.Ф. Пащенко. – СПб: Лань, 2017. -256с. ↑
C++, Turbo Pasckal, QBasik: Эволюция языков программирования langprog.far/historylangprog.html. – Дата обращения 27.07.2020. ↑
Информатика/Курносов А.П., Кулев С.А., Улезько А.В. и др.; Под ред. А.П. Курносова.-М.: КолосС, 2015.-272 с. ↑
C++, Turbo Pasckal, QBasik: Эволюция языков программирования langprog.far/historylangprog.html. – Дата обращения 27.07.2020. ↑
C++, Turbo Pasckal, QBasik: Эволюция языков программирования langprog.far/historylangprog.html. – Дата обращения 27.07.2020. ↑