Обзор программного обеспечения компьютеров

1.3.2. Языки программирования

 

Под языком программирования будем понимать алфавит, систему записи и набор правил, определяющих синтаксис правильной программы.

Ядро ИПО составляют ЯВУ (языки  высокого уровня), позволяющие описывать  алгоритмы решаемых пользователем  задач. Существуют следующие уровни языков программирования.

1. Машинные языки.

2. Машинно-ориентированные языки.

3. Алгоритмические языки

4. Языки 4-го поколения.

 

Поколения программных средств  ПС	Языки и системы программирования	Характерные черты программных  средств
1-е	Машинные	Машинно-зависимые, быстрые, сложные  для освоения, требуют хорошего знания архитертуры ЭВМ
2-е	Ассемблеры, макроассемблеры	Более удобные для использования, быстрые
3-е	Языки высокого уровня ЯВУ (Fortran, Basic, Pascal, PL/1, C)	Мобильные, более человеко-ориетированные, проще в освоении, более медленные
4-е	Непроцедурные, генераторы отчетов, объектно-ориентированные, языки запросов, параллельные	Ориентированы на непрофессионального  пользователя; ориентированы на ЭВМ  с параллельной архитектурой
5 -е	Языки искусственного интеллекта ИИ, экспертных систем и баз знаний, естественные языки	Повышение интеллектуального уровня ЭВМ  и интерфейса с ними

Таблица 2. Поколения языков программирования

Алгоритмический язык  программирования

Алгоритмический язык программирования - искусственный (формальный) язык, предназначенный для записи алгоритмов. Язык программирования задается своим описанием и реализуется в виде специальной программы: компилятора или интерпретатора.

Pascal (Паскаль). Язык Паскаль, созданный в конце 70-х годов основоположником множества идей современного программирования Николасом 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.

Basic (Бейсик). Для этого языка имеются и компиляторы, и интерпретаторы, а по популярности он занимает первое место в мире. Он создавался в 60-х годах в качестве учебного языка и очень просто в изучении.

С (Си). Данный язык был создан в лаборатории Bell и первоначально не рассматривался как массовый. 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.

Си во многом похож на Паскаль и имеет дополнительные средства для прямой работы с памятью (указатели). На этом языке в 70-е годы написано множество прикладных и системных программ и ряд известных операционных систем (Unix).

Четвертое поколение языков программирования

С++ (Си++). Си++ - это объектно-ориентированное расширение языка Си, созданное Бьярном Страуструпом в 1980 году. Множество новых мощных возможностей, позволивших резко повысить производительность программистов, наложилось на унаследованную от языка Си определенную низкоуровневость, в результате чего создание сложных и надежных программ потребовало от разработчиков высокого уровня профессиональной подготовки.

Java (Джава, Ява). Этот язык был создан компанией Sun в начале 90-х годов на основе Си++. Он призван упростить разработку приложений на основе Си++ путем исключения из него всех низкоуровневых возможностей. Но главная особенность этого языка – компиляция не в машинный код, а в платформонезависимый байт-код (каждая команда занимает один байт). Этот байт-код может выполняться с помощью интерпретатора – виртуальной Java-машины JVM (Java Virtual Machine), версии которой созданы сегодня для любых платформ. Благодаря наличию множества Java-машин программы на Java можно переносить не только на уровне исходных текстов, но и на уровне двоичного байт-кода, поэтому по популярности язык Ява сегодня занимает второе место после Бейсика. Язык  Java позволяет создавать программы для работы в Интернет.

Особое внимание в развитии этого  языка уделяется двум направлениям: поддержке всевозможных мобильных устройств и микрокомпьютеров, встраиваемых в бытовую технику (технология Jini) и созданию платформонезависимых программных модулей, способных работать на серверах в глобальных и локальных сетях с различными операционными системами (технология Java Beans). Пока основной недостаток этого языка – невысокое быстродействие, так как язык Ява интерпретируемый.

Это все алгоритмические языки. В настоящее время широко используются алгоритмические языки Паскаль  и СИ. На основе алгоритмических  языков стали создаваться языки объектного и объектно-визуального программирования. Объектно-ориентированными языками являются СИ++ и  Object Pascal, они позволяют создавать различные приложения. Языки 4-го уровня позволяют создавать приложения, функционирующие на различных платформах:DOS,  WINDOWS,  UNIX.

Особенности алгоритмических языков в том, что имеется конкретный заданный алгоритм решения задачи, используется оператор присваивания, возможен, но не приветствуется оператор goto. Алгоритмические языки по-другому называются процедурными или императивными.

Декларативный язык программирования

Декларативный язык программирования - язык программирования высокого уровня, построенный:

• на описании данных;
• на описании искомого результата.

Декларативные языки подразделяются на функциональные и логические языки.

Тексты программ на функциональных языках программирования описывают "как  решить задачу", но не предписывают последовательность действий для решения.    (языки F#  и O'Caml )

Языки программирования баз данных

Эта группа языков отличается от алгоритмических языков прежде всего решаемыми задачами. База данных – это файл (или группа файлов), представляющий собой упорядоченный набор записей, имеющих единообразную структуру и организованных по единому шаблону (как правило, в табличном виде). Базы данных чаще всего бывают реляционные (таблично организованные), иерархические, сетевые, объектно-ориентированные, многомерные, дедуктивные. Реляционная база данных может состоять из нескольких таблиц. Удобно хранить в базах данных различные сведения из справочников, картотек, журналов бухгалтерского учета и т. д.

При работе с базами данных чаще всего  требуется выполнять следующие  операции:

• создание/модификация свойств/удаление таблиц в базе данных;
• поиск, отбор, сортировка информации по запросам пользователей;
• добавление новых записей;
• модификация новых записей;
• удаление существующих записей.

Первые базы данных появились очень  давно, как только появилась потребность  в обработке больших массивов информации и выборке групп записей по определенным признакам. Для этого был создан структурированный язык запросов SQL (Structured Query Language). Он основан на мощной математической теории и позволяет выполнять эффективную обработку баз данных, манипулируя не отдельными записями, а группами записей.

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 хранится в распределенном виде на нескольких серверах. В Oracle имеется встроенный язык PL/SQL, в Informix – INFORMIX 4GL, в Adabas – Natural и т. д.

С появлением персональных компьютеров  были созданы так называемые настольные СУБД. Родоначальником современных языков программирования баз данных для ПК принято считать СУБД dBase II, язык которой был интерпретируемым. Затем для него были созданы компиляторы, появились СУБД FoxPro и Clipper, поддерживающие диалекты этого языка. Сегодня похожие, но несовместимые версии языков семейства dBase реализованы в продуктах Visual FoxPro фирмы Microsoft и Visual dBase фирмы Inprise.

Языки программирования для интернета

С активным развитием глобальной сети было создано немало реализаций популярных языков программирования, адаптированных специально для Интернета. Все они отличаются характерными особенностями: языки являются интерпретируемыми, интерпретаторы для них распространяются бесплатно, а сами программы – в исходных текстах. Такие языки называются скрипт – языками.

HTML. Общеизвестный язык для оформления документов, его команды называются тэги. Он очень прост и содержит элементарные команды форматирования текста, добавления рисунков, задания цветов и шрифтов, организации ссылок и таблиц. Все Web-страницы написаны на языке HTML или используют его расширения.

Perl. В 80-х годах Ларри Уолл разработал язык Perl. Он задумывался как средство обработки больших текстовых файлов, генерации текстовых отчетов и управления задачами. По мощности Perl значительно превосходит языки типа Си. В него введено много часто используемых функций работы со строками, массивами, всевозможными средствами преобразования данных, управления процессами, работы с системной информацией и др.

PHP – язык для разработки web-приложений.

Tcl/Tk. В конце 80-х годов Джон Аустираут придумал популярный скрипт-язык Tcl и библиотеку Tk. В Tcl он попытался воплотить видение идеального скрипт-языка. Tcl ориентирован на автоматизацию рутинных процессов и состоит из мощных команд, предназначенных для работы с абстрактными нетипизированными объектами. Он не зависит от типа системы и при этом позволяет создать программы с графическим интерфейсом.

Области применения языков программирования

В настоящее время языки программирования применяются в самых различных областях человеческой деятельности, таких как:

• научные вычисления (языки C++, FORTRAN, Java);
• системное программирование (языки C++, Java);
• обработка информации (языки C++, COBOL, Java);
• искусственный интеллект (LISP, Prolog);
• издательская деятельность (Postscript, TeX);
• удаленная обработка информации (Perl, PHP, Java, C++);
• описание документов (HTML, XML).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Практическая  часть.

Для закрепления изученного материала  пройдем тест. Он состоит из 27 вопросов. За каждый правильный ответ ставится один балл. Максимальное количество баллов, которое возможно набрать  равняется 27.

 

Тест.

 

1.Программа, которая используется для написания книг, статей, позволяющая исправлять ошибки и оформлять в том виде, как хочет пользователь:

a) Текстовый редактор

б) Графический редактор

в) Программа подготовки презентаций

 

2. К какому типу программного обеспечения относятся игры:

а) Системное программное обеспечение

б) Прикладное программное обеспечение

в) Инструментальное программное обеспечение

 

3. Программы, предназначенные для выполнения пользователем различных работ:

а) Инструментальные среды

б) Редакторы

в) Прикладные программы

 

4. Какие функции выполняет операционная система?

а) обеспечение организации и хранения файлов

б) подключения устройств ввода/вывода

в) организация диалога с пользователем, управления аппаратурой и ресурсами

компьютера

 

5.  Утилиты ОС - это:

а) прикладные программы, не относящие к ОС

б) системные программы, дополняющие ОС и имеющие расширения .com и .doc

в) системные программы, дополняющие ОС и имеющие расширения .com или .exe

 

6. Программа Microsoft PowerPoint используется для:

а) создания баз данных

б) создания  Web-сайтов

в) создания мультимедийных презентаций

 

7. Назовите функции программы  - интерпретатора.

а) Перевод в машинный код всей программы

б) Перевод в машинный код одного оператора программы.

в) Последовательный перевод в машинный код и исполнение каждого оператора  программы.

 

8. Назовите функции программы – компилятора.

а) Перевод в машинный код всей программы и создание нового файла, готового к исполнению.

б) Перевод в машинный код одного оператора программы.

в) Исполнение каждого оператора программы.

 

 

 

9. Перечислите основные классы  прикладных программ.

а) Операционные системы, текстовые процессоры, программы работы в сети