Лекция 2 Введение в языки программирования. История и классификация языков программирования. Архитектура и возможности семейства языков высокого уровня.
Уровни языков программирования 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 данном случае «низкий уровень» не значит «плохой». Имеется в виду, что операторы языка близки к машинному коду и ориентированы на конкретные команды процессора. Языком самого низкого уровня является язык ассемблера, который просто представляет каждую команду машинного кода, но не в виде чисел, а с помощью символьных условных обозначений, называемых мнемониками. Однозначное преобразование одной машинной инструкции в одну команду ассемблера называется транслитерацией. Так как наборы инструкций для каждой модели процессора отличаются, конкретной компьютерной архитектуре соответствует свой язык ассемблера, и написанная на нем программа может быть использована только в этой среде. С помощью языков низкого уровня создаются очень эффективные и компактные программы, так как разработчик получает доступ ко всем возможностям процессора. С другой стороны, при этом требуется очень хорошо понимать устройство компьютера, затрудняется отладка больших приложений, а результирующая программа не может быть перенесена на компьютер с другим типом процессора.
Поколения языков программирования Языки программирования принято делить на пять поколений. Первое поколение - языки, созданные в начале 50-х годов, когда первые компьютеры только появились на свет. Это был первый язык ассемблера, созданный по принципу «одна инструкция- одна строка». Второе поколение - конец 50-х- начало 60-х годов. Тогда был разработан символический ассемблер, в котором появилось понятие переменной. Он стал первым полноценным языком программирования. Благодаря его возникновению заметно возросли скорость разработки и надежность программ. Третье поколение - 60-е годы. В это время родились универсальные языки высокого уровня, с их помощью удается решать задачи из любых областей. Четвертое поколение - начала 70-х годов по настоящее время. Продолжается период языков, предназначенных для реализации крупных проектов, повышения их надежности и скорости создания. Пятое поколение - середина 90-х годов. К ним относятся системы автоматического создания прикладных программ с помощью визуальных средств разработки, без знания программирования. Главная идея, которая закладывается в эти языки, возможность автоматического формирования результирующего текста на универсальных языках программирования (который потом требуется откомпилировать).
Обзор языков программирования высокого уровня Pascal (Паскаль). Язык Паскаль, созданный в конце 70-х годов основоположником множества идей современного программирования Никлаусом Виртом, во многом напоминает Алгол, но в нем ужесточен ряд требований к структуре программы и имеются возможности, позволяющие успешно применять его при создании крупных проектов. С (Си). Данный язык был создан в лаборатории Bell. Он планировался для замены ассемблера, чтобы иметь возможность создавать столь же эффективные и компактные программы, и в то же время не зависеть от конкретного типа процессора. C++. Си++ это объектно-ориентированное расширение языка Си, созданное Бьярном Страуструпом в 1980 году. Delphi. Среда Delphi построена на основе объектно-ориентированной версии языка программирования Pascal. Java (Джава, Ява). Этот язык был создан компанией Sun в начале 90-х годов на основе Си++.
Языки программирования баз данных. Для управления большими базами данных и их эффективной обработки разработаны СУБД (Системы Управления Базами Данных). Практически в каждой СУБД помимо поддержки языка SQL имеется также свой уникальный язык, ориентированный на особенности этой СУБД и не переносимый на другие системы. Сегодня в мире насчитывается пять ведущих производителей СУБД: Microsoft (SQL Server), IBM (DB2), Oracle, Software AG (Adabas), Informix и Sybase. Их продукты нацелены на поддержку одновременной работы тысяч пользователей в сети, а базы данных могут храниться в распределенном виде на нескольких серверах. В Oracle имеется встроенный язык PL/SQL, в Informix INFORMIX 4GL, в Adabas- Natural и т.д.
Языки программирования для Интернета. HTML. Общеизвестный язык для оформления документов. Perl. В 80-х годах Ларри Уолл разработал язык Perl. Он задумывался как средство эффективной обработки больших текстовых файлов, генерации текстовых отчетов и управления задачами. Tcl/Tk. В конце 80-х годов Джон Аустираут придумал популярный скрипт-язык Тс1 и библиотеку Tk. В Тсl он попытался воплотить видение идеального скрипт-языка. Тсl ориентирован на автоматизацию рутинных процессов и состоит из мощных команд, предназначенных для работы с абстрактными нетипизированными объектами. VRML. В 1994 году был создан язык VRML для организации виртуальных трехмерных интерфейсов в Интернете.
Прочие языки программирования PL/I (ПЛ/1). В середине 60-х годов компания IBM решила взять все лучшее из языков Фортран, Кобол и Алгол. По своим возможностям ПЛ/1 значительно мощнее многих других языков (Си, Паскаля). В этом языке было реализовано множество уникальных решений. Smalltalk (Смолток). Работа над этим языком началась в 1970 году в исследова тельской лаборатории корпорации XEROX, а закончились спустя 10 лет, воплотившись в окончательном варианте интерпретатора SMALLTALK-80. Данный язык оригинален тем, что его синтаксис очень компактен и базируется исключительно на понятии объекта. В этом языке отсутствуют операторы или данные. LISP (Лисп). Интерпретируемый язык программирования, созданный в 1960 году Джоном Маккарти. Ориентирован на структуру данных в форме списка и позволяет организовывать эффективную обработку больших объемов текстовой информации. Prolog (Пролог). Создан в начале 70-х годов Аланом Колмероэ. Программа на этом языке, в основу которого положена математическая модель теории исчисления пре дикатов, строится из последовательности фактов и правил, а затем формулируется утверждение, которое Пролог будет пытаться доказать с помощью введенных правил. Ada (Ада). Структура самого языка похожа на Паскаль. В нем имеются средства строгого разграничения доступа к различным уровням спецификаций, доведена до предела мощность управляющих конструкций.