Системы программирования. Основные понятия и определения

 

 

 

МЕТОДИЧЕСКА РАЗРАБОТКА ПО ИНФОРМАТИКЕ

 

 

 

 

 

 

 

Системы программирования. Основные понятия и определения

 

Оглавление

Введение                                                                                                              3        

1. Система  программирования как неотъемлемая  часть современных       

ЭВМ                                                                                                             4

1.1 Понятие  системы программирования и её функции                            4

1.2  Языки программирования           6

2. Классификация  и компоненты систем программирования 8

2.1 Классификация  систем программирования                                         8

2.1.1 Машинно-ориентированные системы программирования        8

2.1.2 Машинно-независимые системы программирования               11

2.2 Средства  создания программ                                                             13

Заключение                                                                                                        15                          

Список  использованных источников                                                                16                        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В пятидесятые  годы двадцатого века с появлением компьютеров на электронных лампах началось бурное развитие систем программирования.

К сегодняшнему дню насчитывают несколько поколений  систем программирования. Каждое из последующих  поколений по своей функциональной мощности качественно отличается от предыдущего. С появлением персональных компьютеров системы стали составными частями интегрированных сред разработки. Появились системы, применяемые  в различных офисных программах.

В настоящее  время системы программирования применяются в самых различных  областях человеческой деятельности, таких как научные вычисления, системное программирование, обработка  информации, искусственный интеллект, издательская деятельность, удаленная  обработка информации, описание документов.

С течением времени  одни системы развивались, приобретали  новые черты и остались востребованы, другие утратили свою актуальность и сегодня представляют в лучшем случае чисто теоретический интерес.

На данном этапе важным остается то, что необходимо владеть информацией о системе  программирования, как части современных  ЭВМ а также знать терминологию и уметь ею пользоваться.

Цель работы - изучить систему программирования, как неотъемлемую часть современных ЭВМ.

Задачи:1. Рассмотреть понятие и функции системы программирования;

2. Описать  существующие языки программирования;

3. Изучить виды систем программирования  и средства создания программ;

 

 

 

 

 

1. Системы программирования как  неотъемлемая часть ЭВМ

1.1 Понятие системы программирования и её функции

Неотъемлемая  часть современных ЭВМ – системы  программного обеспечения, являющиеся логическим продолжением логических средств  ЭВМ, расширяющим возможности аппаратуры и сферу их использования. Система  программного обеспечения, являясь  посредником между человеком  и техническими устройствами машины, автоматизирует выполнение тех или  иных функций в зависимости от профиля специалистов и режимов  их взаимодействия с ЭВМ. Основное назначение программного обеспечения – повышение  эффективности труда пользователя, а также увеличение пропускной способности  ЭВМ посредством сокращения времени  и затрат на подготовку и выполнение программ [4].

Программное обеспечение ЭВМ можно подразделить на общее и специальное программное  обеспечение.

Общее программное  обеспечение реализует функции, связанные с работой ЭВМ, и  включает в себя системы программирования, операционные системы, комплекс программ технического обслуживания.

Специальное программное обеспечение включает в себя пакеты прикладных программ, которые проблемно ориентированы  на решение вполне определенного  класса задач [1].

Системой  программирования называется комплекс программ, предназначенный для автоматизации  программирования задач на ЭВМ.

Система программирования освобождает проблемного пользователя или прикладного программиста от необходимости написания программ решения своих задач на неудобном  для него языке машинных команд, и предоставляют им возможность  использовать специальные языки  более высокого уровня. Для каждого  из таких языков, называемых входными или исходными, система программирования имеет программу, осуществляющую автоматический перевод (трансляцию) текстов программы  с входного языка на язык машины [2].

Важно различать  язык программирования и реализацию языка. Язык – это набор правил, определяющих систему записей, составляющих программу, синтаксис и семантику используемых грамматических конструкций. Реализация языка – это системная программа, которая переводит (преобразует) записи на языке высокого уровня в последовательность машинных команд [5].

Имеется два  основных вида средств реализации языка: компиляторы и интерпретаторы.

Компилятор транслирует весь текст программы, написанной на языке высокого уровня, в ходе непрерывного процесса. При этом создается полная программа в машинных кодах, которую затем ЭВМ выполняет без участия компилятора.

Интерпретатор последовательно анализирует по одному оператору программы, превращая при этом каждую синтаксическую конструкцию, записанную на языке высокого уровня, в машинные коды и выполняя их одна за другой. Интерпретатор должен постоянно присутствовать в зоне основной памяти вместе с интерпретируемой программой, что требует значительных объемов памяти [1].

Следует заметить, что любой язык программирования может быть как интерпретируемым, так и компилируемым, но в большинстве  случаев у каждого языка есть свой предпочтительный способ реализации. Языки Фортран, Паскаль в основном компилируют; язык Ассемблер почти  всегда интерпретирует; языки Бейсик и Лисп широко используют оба способа.

Основным  преимуществом компиляции является скорость выполнения готовой программы. Интерпретируемая программа неизбежно  выполняется медленнее, чем компилируемая, поскольку интерпретатор должен строить соответствующую последовательность команд в момент, когда инструкция предписывает выполнение. В то же время  интерпретируемый язык часто более  удобен для программиста, особенно начинающего. Он позволяет проконтролировать  результат каждой операции. Особенно хорошо такой язык подходит для диалогового  стиля разработки программ, когда  отдельные части программы можно  написать, проверить и выполнить  в ходе создания программы, не отключая интерпретатора [1].

Для построения языков программирования используется совокупность общепринятых символов и  правил, позволяющих описывать алгоритмы  решаемых задач и истолковывать  смысл созданного написания.

 

1.2 Языки программирования

Ядро системы  программирования составляет язык. Существующие языки программирования можно разделить  на две группы: процедурные и непроцедурные.

Процедурные (или алгоритмические) программы представляют из себя систему предписаний для решения конкретной задачи. Роль компьютера сводится к механическому выполнению этих предписаний.

Процедурные языки разделяют на языки низкого и высокого уровня.

Языки низкого уровня (машинно-ориентированные) позволяют создавать программы  из машинных кодов, обычно в шестнадцатиричной форме. С ними трудно работать, но созданные с их помощью высококвалифицированным программистом программы занимают меньше места в памяти и работают быстрее. С помощью этих языков удобнее разрабатывать системные программы, драйверы (программы для управления устройствами компьютера), некоторые другие виды программ [10].

Программы на языках высокого уровня близки к естественному (английскому) языку и представляют набор заданных команд.

Наиболее известные системы  программирования:

1. Фортран (FORmula TRANslating system - система трансляции формул); старейший и по сей день активно используемый в решении задач математической ориентации язык.

2. Бейсик (Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code - универсальный символический код инструкций для начинающих); несмотря на многие недостатки и изобилие плохо совместимых версий - самый популярный по числу пользователей [8].

3. Алгол (ALGOrithmic Language - алгоритмический язык); сыграл большую роль в теории, но для практического программирования сейчас почти не используется.

4. ПЛ/1 (PL/I Programming Language - язык программирования первый). Многоцелевой язык; сейчас почти не используется.

5. Си (С - «си»); широко используется  при создании системного программного  обеспечения [9].

6. Паскаль (Pascal - назван в честь ученого Блеза Паскаля); чрезвычайно популярен как при изучении программирования, так и среди профессионалов. На его базе созданы несколько более мощных языков (Модула, Ада, Дельфи) [7].

7. Кобол (COmmon Business Oriented Language - язык, ориентированный на общий бизнес); в значительной мере вышел из употребления.

8. Дельфи (Delphi) - язык объектно-ориентированного «визуального» программирования; в данный момент чрезвычайно популярен.

9. Джава (Java) - платформенно-независимый язык объектно-ориентированного программирования, чрезвычайно эффективен для создания интерактивных веб-страниц [6].

Среди непроцедурных языков наиболее известны: Лисп (Lisp); Пролог (PROgramming in LOGic); Оккам (назван в честь философа У. Оккама).

Широкое распространение  среди разработчиков программ, а  также при обучении программированию, получили системы программирования «Турбо» (Turbo) фирмы Borland, ядром которых являются трансляторы с языков программирования Бейсик, Паскаль, Си, Пролог и др. Интерфейс Турбо-оболочки для любых систем программирования внешне совершенно одинаков и предоставляет пользователю стандартный набор функций и команд, описанных выше и отображаемых в главном меню системы [7].

 

 

 

 

2. Классификация и компоненты  систем программирования

2.1 Классификация  систем программирования

По набору входных языков различают системы  программирования одно- и многоязыковые. Отличительная черта многоязыковых систем состоит в том, что отдельные части программы можно составлять на разных языках и с помощью специальных обрабатывающих программ объединять их в готовую для исполнения на ЭВМ программу [3].

По структуре, уровню формализации входного языка  и целевому назначению различают  системы программирования машинно-ориентированные и машинно-независимые.

2.1.1 Машинно-ориентированные системы программирования

Данные системы  имеют входной язык, наборы операторов и изобразительные средства которых  существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры  памяти и т.д.). Машинно-ориентированные  системы позволяют использовать все возможности и особенности  машинно-зависимых языков:

• высокое качество создаваемых программ;
• возможность использования конкретных аппаратных ресурсов;
• предсказуемость объектного кода и заказов памяти;
• для составления эффективных программ необходимо знать систему команд и особенности функционирования данной ЭВМ;
• трудоемкость процесса составления программ (особенно на машинных языках и ЯСК), плохо защищенного от появления ошибок;
• низкая скорость программирования;
• невозможность непосредственного использования программ, составленных на этих языках, на ЭВМ других типов [1].

Машинно-ориентированные  системы по степени автоматического  программирования подразделяются на классы:

1. Машинный язык. В таких системах программирования отдельный компьютер имеет свой определенный Машинный Язык (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 команде любого из них сообщается информация о местонахождении операндов и типе выполняемой операции. В новых моделях ЭВМ намечается тенденция к повышению внутренних языков машинно-аппаратным путем реализовывать более сложные команды, приближающиеся по своим функциональным действиям к операторам алгоритмических языков программирования [3].

2. Система Символического Кодирования. В данных системах используются Языки Символического Кодирования (далее ЯСК), которые так же, как и МЯ, являются командными. Однако коды операций и адреса в машинных командах, представляющие собой последовательность двоичных  (во внутреннем коде) или восьмеричных (часто используемых при написании программ) цифр, в ЯСК заменены символами (идентификаторами), форма написания которых помогает программисту легче запоминать смысловое содержание операции. Это обеспечивает существенное уменьшение числа ошибок при составлении программ. Использование символических адресов – первый шаг к созданию ЯСК. Команды ЭВМ вместо истинных (физических) адресов содержат символические адреса. По результатам составленной программы определяется требуемое количество ячеек для хранения исходных промежуточных и результирующих значений. Назначение адресов, выполняемое отдельно от составления программы в символических адресах, может проводиться менее квалифицированным программистом или специальной программой, что в значительной степени облегчает труд программиста [10].