Языки, системы и стили программирования

Лекция.  Языки, системы и стили программирования

Учебные вопросы

1.  Языки и системы программирования.

2.  Этапы подготовки и решения задач на ЭВМ и стили программирования

1. Языки и системы программирования

Язык программирования – форма записи прикладных программ пользователей. С помощью языков программирования создается прикладное программное обеспечение (ПО). Программа, записанная на языке программирования, задает для ЭВМ алгоритм обработки информации, соответствующий решению конкретной прикладной задачи.

Совокупность технических и программных средств, обеспечивающих решение определенного класса прикладных задач, называется информационной системой (иногда к информационной системе относят также пользователя – человека, который работает с этой информационной системой). Технические средства информационной системы – ЭВМ (ПЭВМ) и периферийные устройства. Программные средства информационной системы – ПО, которое делится на общее и специальное. Специальное (прикладное) ПО включает пакеты прикладных программ и прикладные программы, разработанные пользователями. Языки программирования как раз и предназначены для разработки пользователями своих прикладных программ. Таким образом, языки программирования необходимы для создания информационных систем.

Языки программирования – искусственные языки. От естественных языков они отличаются формальным определением, ограниченным числом операторов («слов») и жесткими правилами их записи. Эти особенности языков программирования обусловлены тем, что они адресованы ЭВМ – техническому средству, которое все операторы языка программирования воспринимает безусловно – как команды (инструкции), подлежащие исполнению.

Совокупность правил записи программ на языке программирования – составляют синтаксис языка программирования, смысл операторов и их сочетаний (конструкций) составляют семантику языка программирования.

В ЭВМ программа, написанная на языке программирования, преобразуется в машинный код (последовательность «1» и «0»), который непосредственно управляет работой процессора. Потому правильнее говорить не о программе, разработанной на языке программирования, а о тексте программы. Этот текст преобразуется в машинный код, который и задает программу работы процессора ЭВМ. Таким образом, язык программирования – это язык «общения» пользователя с ЭВМ. Для такого «общения» пользователь учит язык программирования, а ЭВМ переводит текст программ в машинный код.

На схеме показаны этапы преобразования и исполнения программы, написанной на языке программирования, в ЭВМ. Для перевода текста программы в машинный код она компилируется или интерпретируется, после чего сформированный машинный код исполняется процессором ЭВМ. Результат исполнения программы дает решение прикладной задачи, которое выдается пользователю. Тем самым «замыкается» контур функционирования информационной системы.

При компиляции в машинный код переводится сразу (целиком) весь текст программы. Выполнение программы возможно только после завершения компиляции. Для компиляции служат программы – компиляторы. В процессе компиляции осуществляется отладка и обнаружение ошибок в тексте программы, после успешно завершенной компиляции программа будет гарантировано выполняться. При этом сама компиляция может занимать сравнительно много времени, даже по сравнению с временем выполнения самой программы. Компиляция хорошо согласуется с автоматизированной обработкой данных, когда одни и те же прикладные программы многократно используются для обработки различных исходных данных.

При интерпретации операторы текста программы последовательно переводятся в машинный код и сразу же исполняются. Для интерпретации служат программы – интерпретаторы. Каждой следующей оператор выполняется после успешного выполнения предыдущего, даже повторяющиеся операторы каждый раз интерпретируются. Отладка и обнаружение ошибок в тексте программы при интерпретации происходит по операторам – одновременно с выполнением программы. Окончание интерпретации практически совпадает с окончанием выполнения программы. Интерпретация хорошо согласуется с диалоговым (интерактивным) режимом обработки данных, в котором активно участвует пользователь.

Программы – компиляторы и программы – интерпретаторы относятся к так называемым языковым процессорам в составе общего ПО ЭВМ.

В современных ЭВМ технологии компиляции и интерпретации программ используются совместно. Так, может использоваться промежуточный код абстрактного процессора. При переводе в этот машинно-независимый код программа интерпретируется по операторам (пошагово), после чего промежуточный код целиком компилируется в машинный код.

Функциональные возможности языка программирования характеризует его уровень. Чем выше уровень языка программирования, тем шире его функциональные возможности и тем ближе он к естественным языкам, непосредственно воспринимаемым человеком. Чем ниже уровень языка программирования, тем ближе он к машинному коду и тем в большей степени он ориентирован на конкретный тип процессора.