Программалау жүйесі

Программалау  жүйесі

 

    Программалау жүйесі компьютердің программалық қамсыздандыруының құрамына жатады және ол программаларды жасау және оларды жөндеу жұмыстарын автоматтандыруды қамтамасыз ететін құралдардың жиыны болып табылады. Программалау жүйесінің құрамы мына төмендегі схемада бейнеленген:

 

    Программалау процесі үш кезеңге бөлінеді:

• есепті шешудің алгоритмін құру;
• программа құру;
• жасалған программаны тексеру.

    Екінші кезеңдегі, яғни программа қрудағы қиындық адамның тек машина тілінде ғана программа жасауына байланысты болады. Компьютерді пайдаланудың алғашқы жылдарында әрқайсының әр түрлі компьютерлердің пайда болуы бұл қиындықты тереңдетіп жібереді. Сондықтан нәтижесінде  бір компьютерге арнап жасаған программаны басқа компьютерге пайдалануға болмайтын болды. Бұл бір алгоритмнің өзін әр түрлі компьютерлерде орындау үшін әрқайсына жеке-жеке программа құруға мәжбүр етіпижұмысты қиындатып жіберді.

    Әрбір компьютер үшін жасалған программаның дұрыс және ұтымды жасалғандығын тексеру қажет. Қателік кеткендігі және басқа да кемістіктері бар екендігі анықталса, онда ол программаға түзетулер мен өзгерістер ендіріледі. Программалаудың осы аталған кезеңдерінің арнайы ерекшеліктері және қиыншылықтары бар.

    Барлық осы аталған қиыншылықтар программалар жасаудағы атқарылатын жұмыстарды мейлінше ықшамдап қысқарту мәселесін күн тәртібіне қояды. Бұл мәселені шешу программалау процесін автоматттандыруды, яғни компьютердің өзін программалар жасауға немесе программалауға байланысты таза техникалық жұмыстар атқаруға пайдалануды талап етеді. Автоматтандыру программа жасаушы мамандардың жұмысын жеңілдетуді, оны жасауда кететін қателіктердің санын азайтуды, ең соңында есептің қойылуынан бастап нәтиже алғанға дейін кететін уақытты қысқартуды көздейді. Программалауды автоматттандырудың ең көп тараған негізгі тәсілдеріне мыналар жатады:

• қолмен программалауды жеке жұмыстарын автоматтандыру тәсілдері;
• бағыныңқы программалар кітапханасын құру;
• программалаудың әр түрлі тілдерін пайдалану.

    Қолмен программалаудың жеке жұмыстарын автоматтандыру тәсілдері. Қолмен программалаудағы жұмыстарды автоматтандыруда жұмыс программаларын түзетуді негізгі назарда ұстау керек.

    Қазіргі кезде программаның дұрыстығын тексеру үшін жоғарыда айтқандай тест тәсілі кеңінен қолданылады. Тест тәсілі бойынша жауаптарды алдын ала белгілі есептердің бірнеше нұсқасы компьютерде құрылған программаны пайдаланып шығарылады. Алынған нәтижелер алдын ала белгілі жауаптармен салыстырылады. Ол жауаптар біріне – бірі сәйкес келмесе, онда программада қателіка кеткен болып шығады.

    Программаны жөндеу процесі бірнеше әмбебеп жөндеуші программаларды жасау және компьютердің өзін пайдалану арқылы автоматтандырылады. Бұл программалар командалардың қалай орындалып жатқандығы туралы информацияны баспаға бере отырып жөнделіп жатқан программаның кез келген бөлігінің жұмысын қадағалап бақылауға мүмкіндік береді. Программаны автоматты түрде жөндеуде программалаушыны қызықтыратын барлық информация құжатқа жазылады, соның арқасында ол компьютерді пайдаланбай-ақ есептің компьютерде шншілу процесінің дұрыстығын бақылай алады.

 

 

 

 

Программалау  тілдері

 

      Программаларды жасауда қазіргі заманғы компьютерлерде әр түрлі деңгейдегі программалау тілдері пайдаланылады.

     Жалпы жағдайда тіл деп информацияның жазылыуын және оның түрленуін белгілі ережелер бойынша формальдыетіп беруші құралдарды түсінеміз.

     Тілдің құрамында информацияның негізгі элементтерін құрудың құралдары және осы элементтерден әр түрлі мазмұнды құрылымдар құруға арналған ережелер жүйесі бар.

      Программалау тілі деп деректерді жазуға және оларды белгілі ережелер бойынша өңдеуге арналған адам мен компьютерді  байланыстыратын формальды тілді айтамыз.

       Програмалаудың әр түрлі тілдерін пайдалану.

       Әр түрлі белгілер бойынша жіктеуге болатын бірнеше жүздеген программалау тілдері бар. Ең жалпысы тілдің машинаға жақындық дәрежесі бойынша жіктеу болып табылады. Осы белгісі бойынша программалау тілдері екі үлкен топқа бөлінеді:

• машинаға тәуелді тілдер;
• машинаға тәуелсіз тілдер;

Машинаға тәуелді тілдер өз кезегінде былай бөлінеді:

• машина тілі;
• машинаға бағдарланған тілдер;

 Машинаға бағдарланған тілдер кейде автокодтар деп те аталады. Машинаға бағдарланған тілдердің екі деңгейі бар:

• символдық кодтау тілдері, басқаша айтқанда мнемокодтар;
• макротілдер.

     Макротілдер машина тілінің командаларына тікелей ұқсастығы жоқ макрокомандаларды пайдалануға рұхсат етеді. Макрокомандаларды пайдалану программаны қысқартады әрі тілді жасау құралдарының жиынын кеңейте отырып программалаушының еңбегінің өнімділігін арттырады.

      Машинаға тәуелсіз тілдер программаларды бөлшектеу дәрежесіне қарай екі топқа бөлінеді:

• процедулалы- бағдарланған тілдер;
• проблемалы – бағдарланған тілдер.

  Процедулалы – бағдарланған тілдер есепті шешу алгоритмін сипаттауға арналған, сондықтан да оларды кейде алгоритмдік тілдер деп те атайды. Алгоритмдік тіл деген ұғым программалау тілі деген ұғыммен сәйкес елмейді. Егер алгоритмдік тілде жазылған алгоритмдік жазу компьютерге ендіруге тікелей жарамды және дайын жұмысшы программаға түрленетін болса, онда мұндай  алгоритмдік тіл программалау тілі де бола алады. Кейбір алгоритмдік тілдер тек оларға кейбір құралдарды қосқаннан кейін ғана программалау тілі болады.

     Проблемалы – бағдарланған тілдер есептерді сипаттау үшін қызмет атқарады.

     Бірақ алгоритмдік тілдер өздігінен барлық проблеманы, тіптен программаны да шеше алмайды. Мұндай тілде жазылған программа компьютерде тікелей орындалмайды, ол орындалу үшін алдын ала сол компьютердің машина тіліне аудару жеткілікті қиын мәселе болып табылады.

      Алгоритмдік тілден программаны машина тіліне аудару жұмысын компьютердің әмбебаптығын пайдаланып, оның өзіне жүктеуге болады. Бұл үшін әрбір алгоритмдік тілден машина тіліне формальды аударуға яғни аударудың ережесін алгоритм түрінде тұжырымдауға мүмкіндік беретіндей болуы керек. Егер, осы алгоритмді бір рет машиналық программа түріне келтіріп алсақ, онда одан кейін осы программаның көмегімен компьютердің өзі берілген алгоритмдік тілде жазылған кез келген программаны нақтылы компьютердің машина тіліне аударып бере алады. Мұндай арнайы аудармашы-программа жоғарыда айтқанымыздай транслятор деп аталады.   

 

 

 

 

 

 

Машина  тілі

 

    Компьютердің ақпараттық бөлігі тікелей түсінетін жалғыз  тіл: ол – машина тілі.

    Машина тілі деп копьютердің құрамындағы процессор  командаларының  кодын  айтамыз.

    Архитектурасы әртүрлі процессорлардың машина тілдері де түрліше болады. Тек өзара үйлестірілген  процессорларда ғана машина тілдері бірдей болады. Мұндай процессорлардың командалар жүйесі төменнен  жоғары қарай үйлесімділікте болады деп айтылады.

    Сонымен әрбір компьютердің өзінің машина тілі болады  және ол тек осы тілде жазылған программаларды ғана  тікелей  орындай алады.

    Машина тілінде программалау деп программаға енетін  командалардың реальды кодтарын тікелей жазуды  айтамыз.

    Командалардың кодтары әр түрлі санақ жүйелерінде  берілуі мүмкін:

• екілік;
• сегіздік;
• он алтылық;

    Мысалы, процессордың А аккумляторының ішіндегісін В регистіріне жөнелту дегенді білдіретін МОV В,А командасының кодын әр түрлі санақ жүйелерінде былай  жазып көрсетуге болады:

 

       Санақ  жүйелері                                         Коды

        Екілік                                                  010001111

        Сегіздік                                              107

        Он  алтылық                                      47

  

     Келтірілген мысалдан көрініп тұрғандай команда он  алтылық санақ жүйесінде ең ықшамды түрде жазылған.

    Машина кодтарын пайдаланып программалау үшін  қарапайым жағдайда қағаз, қалам және информацияны  тасымалдаушыға машина кодындағы программаны жазуға   арналған перфоратор болса жеткілікті. Командалардың он  алтылық кодтары пернетақтадан компьютердің жадына ендіріледі, монитор программаны түзету процесін  басқарады, ал экран командалардың коды мен деректерді   он алтылық кодта бейнелеп көрсетеді. Машина кодын пайдаланып программалауда еңбек өнімділігін артыру үшін командалардың мнемоникасын және коды берілген  анықтамалық кестелерді пайдалануға болады.

    Бірақ қазіргі кезде машина тілінде программалау тек қысқа  программаларға шамалы өзгерістер өндіру қажет болған  жағдайларда ғана қолданылады, өйткені бұл программа  жасаушылар кездесетін мынадай қиыншылықтарға байланысты:

• процессор командаларының көптеген кодтарын есте сақтауға тура келеді;
• жадтың абсолюттік адрестері, әсіресе шартты өтулердің  саны көп, сондықтан ұзын программалар жасауда қадағалау өте қиын;
• жазылған программаны қайта жетілдіріп, өзгертіп жасау өте күрделі жұмыс болады;
• машина кодтарында жазылған программалар өте қиын оқылады;
• тек қана сандардан тұратын программаны жасау программана жасаушыны жалықтырып жібереді және программаларда қателіктердің келуіне алып келеді.

    Осылауша машина тілі цифрлар тілі бола отырып, программа жасаушы адамнан программаны жазуға және оны жөндеуге көп уақыт жұмсауды талап етендіктен, программалау үшін жарамдылығы шамалы болады.

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ассемблер  және  макроассемблер  тілдері

 

    Ассамблер таңбалар (символдар)тілі бола отырып,белгілі  бір дәрежеде машина тілінде программа жасаудағы  кемшіліктерді жоюға мүмкіндік береді.

    Ассамблер тілінде программаның барлық элементтері  таңбалармен берілетіндігі оның басты артықшылығы болып  табылады.Басқаша айтқанда ассамблер тілінің машина  командаларының цифрлық кодтарын әріптермен немесе әріп-цифрлармен таңбалауға және деректердің таңбалық аттарын  пайдалануға мүмкіндік беретіндігі оның машина тілінен  айырмашылығы болып табылады. Ассамблер тілінің  командаларын машина тіліне аударғанда машина командасын  білдіретін әрбір оператор осы команданың цифрлық кодтарымен алмастырылады. Командалардың таңбалық  аттарын олардың екілік кодтарына түрлендіру жұмысы  программа жасаушы адамды өте қиын әрі күрделі машақаты  көп жұмыстан босататын және бұл жағдайда құтиылоуға  болмайтын қателіктерден құтқаратын арнайы программа-ассамблерге жүктеледі.

    Ассамблер тілінде программалауда пайдаланылатын  таңбалық аттар программаның семантикасын, ал команданың  қысқартылып берілген атаулары оның негізгі функциясын  білдіреді.Мысалы, ADD-қосу, SUB-азайту, PARAM-параметр т.с.с.Мұндай аттарды программа жасаушылар оңай есінде  сақтайтын болады.

    Ассамблер тілінде программа жасау үшін машина тілінде  программа жасағандағыдан көп күрделі құралдар қажет  болады:

• сыртқы құрылғылармен жабдықталған дербес компьютер;
• процессордың түріне қарай резиденттік немесе жүйелік  программалар.

    Машина тіліне қарағанда ассамблер тілі едәуір күрделі, программаларды ұтымды жазуға және жөндеуге мүмкіндік береді.

    Ассамблер тілі машинаға бағдарланған тіл, яғни процессордың әрбір командасына таңбалық ат  меншіктейтіндіктен машина тіліне және процессордың  құрылысына тәуелді тіл болып табылады.

    Программа жасауда ассамблер тілі машина тіліне қарағанда  программа жасаушылардың еңбек өнімділігін арттыруға  сонымен бірге процессордың программалық және аппараттық  ресурстарын толық пайдалануға мүмкіндік береді.

    Бұл біліктілігі жоғары программалаушыларға жоғары  деңгейлі тілдермен жасалған программамен салыс–тырғанда  компьютердің жадында аз орын алатын жылдам жұмыс  істейтін программалар жасауға мүмкіндік береді.

    Ассамблер тілінің осындай артықшылықтарына байланысты  ендіру-шығару құрылғыларын басқарушы программалар неше  түрлі жоғары деңгейлі тілдердің көптігіне қарамай ассамблер  тілінде жазылады.

    Ассамблер тілінің көмегімен программа жасаушы адам  мынадай параметрлерді бере алады:

• процессордың машина тілінің әрбір командасының  таңбалық атын;
• ассамблер тілінде жазылған программалық қатардың  стандартты пішімін;
• командалардың нұсқаларын және адрестеудің тәсілдерін  қалай көрсету керектігі туралы пішімді;
• таңбалық тұрақтыларды және бүтін сандық тұрақтыларды  әртүрлі санақ жүйелерінде көрсету үлгілерін;
• программалауды ассамблерлеу (транслациялау) процесін басқарушы пседокомандаларды.

    Ассамблер тілі кез келген компьютерге түсінікті,өйткені басқа барлық тілдерге қарағанда машина тіліне ең жақын тіл ол ассамблер тілі. Бұл тіл копьютнрмен жақынырақ танысуға  мүмкіндік береді. Сондықтан да ассамблерді оқу дегеніміз процессордың өзін оқып үйрену деген сөз. Ассемблер тілінде жазылған программа кез келген басқа тілдерде жазылған  программаларға қарағанда өте тез орындалады. Мысалы, ассемблер тілінде жазылған программа дәл осы программаға баламалы СИ немесе Паскаль тілдерінде жазылған  программалардан екі-үш есе, ал BASIC тілінде жазылған  программалардан он бес және онда да көп есе тез орындалады.