С.Бобровский, О Фортране и других языках программирования, страница 3

Вернемся к разработке языка Ада. Через пять лет после начала проекта сотни экспертов отобрали из 17 вариантов единственный удовлетворя­ющий требованиям язык, разработанный небольшой группой, которой руководил талантливый ученый Жан Ишбиа. Конечная версия меж­дународного стандарта ISO 8652:1987 была опубликована в 1987 году. По официальным сообщениям, в создании и доработке этого языка уча­ствовали все лучшие специалисты мира в области программирования, что, впрочем, вызывает сомнение. Например, в первоначальном вари­анте Ады отсутствовало понятие объекта, да и советские программисты в этом проекте не участвовали, хотя и по очевидным причинам.

В развитие инфраструктуры Ады во всем мире были вложены десятки миллиардов долларов. Это привело к появлению амбициозных заявле­ний типа: «XX век пройдет под знаком Ады». Однако, как обычно, жизнь все расставила по своим местам.

К сожалению, для Министерства обороны США, активные работы по разработке четкого стандарта на этот язык и созданию эффективных компиляторов были завершены как раз в то время (начало 80-х), когда только-только стал вырисовываться на горизонте программной инду­стрии новый язык C++ с объектной идеологией. Теперь трудно сказать, что испытывал комитет разработчиков Ады, видя, как растет попу­лярность C++ и старой, хорошо забытой объектной парадигмы мыш­ления. Но выделенные средства уже были потрачены, стандарт создан — обратной дороги не было.

Структура самого языка очень похожа на Паскаль, а еще точнее, на Модулу. Синтаксис большинства операторов и описаний практически идентичен синтаксису Модулы, хотя она появилась практически в одно время с Адой, и трудно сказать, кто на кого оказал влияние и оказал ли влияние вообще. В Аду, в частности, было добавлено довольно много различных расширений, так что компактным, по сравнению с тем же Паскалем, этот язык назвать никак нельзя. По количеству своих воз­можностей Ада скорее напоминает PL/I. Но так как основной упор со­здатели Ады делали на модульность и соответствие пожеланиям аме­риканских «первых отделов», то средства закрытости (видимости) данных и возможность разработки отдельных блоков с использовани­ем только спецификаций (интерфейсных описаний модулей) других разработчиков были для того времени самыми совершенными. Напри­мер, программист, реально писавший код для вычисления траектории полета крылатой ракеты, даже не представлял себе, где и для каких целей его модуль будет использоваться, хотя имел доступ к требуемым спецификациям других сотрудников и мог без проблем отлаживать свой участок кода. Из-за строгого разграничения доступа к различным уровням спецификаций подчас оказывалось невозможно определить, для чего и какими средствами должна вызываться данная процедура. Стремление к независимой разработке программ привело к весьма слож­ной системе взаимосвязей между спецификациями модулей и появле­нию «дыр», способных вызвать побочные эффекты, наличие которых, впрочем, Министерство обороны США сочло даже полезным.

Кроме того, были усилены элементы типизации данных, а также более формализованы сами типы. Все функции, связанные с вводом-выво­дом, были исключены из стандартного синтаксиса, а обработка исклю­чительных ситуаций стала неотъемлемой частью языка. Кроме того, была доведена до предела мощность управляющих конструкций, что делало Аду наиболее передовым среди других паскалеподобных язы­ков.

Фирма Borland вскоре выпустила свой Turbo Pascal, в который было встроено понятие модуля, и приблизило по возможностям свою вер­сию Паскаля к Аде. Однако в дальнейшем попыток создания необъект­ных языков программирования третьего поколения, предназначенных для разработки сверхбольших проектов, к счастью, не предпринима­лось. Поэтому Ада поставила жирную точку в длинной веренице про­стых процедурных языков, начиная с Фортрана и Алгола. Фактически все, что только можно было придумать в рамках идеологии структур­ного программирования, было воплощено в Аде. Затем стремительно расцвело объектное программирование, и Ада отошла на второй план.

Однако этот язык по-прежнему занимает особую нишу, в которой рав­ных ему пока нет. Помимо раздельной компиляции модулей и обеспе­чения иерархической секретности спецификаций, в нем была реали­зована такая черта, как поддержка параллельного программирования. Предпринятое на более-менее высоком уровне в Алголе-68, затем раз­витое в Модуле-2, оно воплотилось в очень мощных средствах Ады — так называемых задачах, способных выполняться независимо друг от друга, на параллельных компьютерах. Это привело к рождению целой идеологии программирования, базирующейся на задачах, которые могли выполняться «псевдопараллельно» на компьютере с одним процессором. При этом решаемая задача разбивалась на набор одновре­менно работающих процедур, независимо взаимодействующих друг с другом. Это немного напоминало способ решения задачи на Прологе: описывается некий виртуальный мир, а затем он как бы «запускает­ся» на функционирование, и решение находится само собой.

Тем более удивительно, что Министерство Обороны США по тем или иным причинам отказалось от объектной идеологии, прекрасно вопло­щенной еще в 60-е годы в Симуле-67, и наверняка не раз пожалело об этом. Правда, в язык Ада была введена довольно жалкая замена ряда возможностей, предоставляемых объектно-ориентированным програм­мированием, — так называемые шаблоны, то есть процедуры с пара­метрами неопределенных типов. Но все-таки главным преимуществом Ады, которое позволяет ей и сегодня выдерживать натиск более разви­тых языков, явилась, помимо мощного финансирования, встроенная поддержка параллельного выполнения задач и мощные средства коор­динации их взаимодействия. Здесь необходимо отметить, что основная ориентация Ады — это отнюдь не системы автоматизации бухгалте­рии в Министерстве обороны США, а чисто боевые задачи, например, управление в реальном времени самонаводящейся ракетой, где микро­процессору требуется одновременно обрабатывать информацию, непре­рывно поступающую от множества самых разнообразных датчиков. Ранее такие задачи писались на ассемблере, что приводило к множе­ству ошибок и трудностям сопровождения. Для подобных задач Ада, конечно, подходит как нельзя лучше.

Но язык Ада продолжают позиционировать и как хорошее средство для разработки больших программных комплексов. Правда, теперь голоса в поддержку этого языка звучат уже тише, примерно так: «Ада, по крайней мере, не хуже Си». С учетом главного промаха, отсутствия объектов, и современных требований к технологии разработки про­грамм был разработан новый стандарт языка ISO/IEC 8652:1985(Е). Он описывает версию языка Ada95 (njmAda9X). Самое интересное, что эта версия является первой в мире объектно-ориентированной системой программирования, на которую имеется международный стандарт, введенный, по-видимому, в приказном порядке (с C++ так пока не полу­чается). Кроме того, в языке была улучшена система согласования ви­димости данных в спецификациях модулей, и добавлены средства по­вышения эффективности функционирования параллельных задач.

Министерство обороны США довольно ревниво относится к своему дорогому детищу, и даже зарегистрировало слово «Ada» как свою тор­говую марку. Правда, впоследствии вместо торговой марки Министер­ство обороны решило использовать «Ada» как свой внутренний сертифицированный знак. Без особой радости Министерство обороны США относится и к появлению коммерческих версий этого языка. Конечно, никто не вправе запретить вам написать компилятор, но чтобы он полу­чил коммерческое признание, необходимо его соответствие военному стандарту, а тестирование осуществляется только комитетом AJPO при Министерстве обороны США, который очень строго проверяет соответ­ствие компилятора множеству требований, в том числе, по-видимому, и чисто политических.

Тем не менее, различные версии Ады можно получить, как это обычно бывает с языками программирования, на халяву, то бишь даром (не пиратским способом, а fгееwaге-версии), а также, конечно, за деньги.

Из свободно распространяемых версий в первую очередь необходимо выделить GNAT: компилятор GNUAda95 (ftp://cs.nyu.edu/pub/gnat). В рам­ках проекта GNU (свободно распространяемого программного обеспе­чения) его можно получить в исходных текстах. Работать он может и на компьютере с одним процессором, только надо, чтобы операцион­ная система поддерживала многозадачность. Это может быть, напри­мер, какая-нибудь версия Unix/Linux, или Windows NT/2000/ХР. Что касается MS-DOS — догадайтесь сами. Но если очень хочется запус­тить сотню-другую параллельных процессов на вашей персоналке под MS-DOS 6.x, то вполне можно попробовать Ada/Ed (ftp://cs.nyu.edu/pub/ adaed). Это компилятор и интерпретатор версии языка 1987 года, кото­рый, впрочем, совершенно несовместим со стандартом и не имеет ряда существенных элементов.

Если есть деньги, то ситуация, конечно, облегчается. В пределах месяч­ной зарплаты среднего российского программиста можно приобрести, например, FirstAda за полтысячи долларов, и написать систему управ­ления холодильником. Более дорогие системы для Windows или Unix/ Linux, сертифицированные Министерством обороны США, вы можете попытаться приобрести непосредственно у фирм-разработчиков, коих насчитывается около десятка.

Интересно, что стандартизации подвергся не только сам язык, что позво­лило создавать легко переносимые программы, но и набор вспомога­тельных средств разработчика. К ним относятся различные библиотеки ввода/вывода и организации графического интерфейса, препроцессоры, верификаторы, генераторы кода, анализаторы логической структуры программы, программы для тестирования компиляторов и многое дру­гое. Конечно, имеются крупные пакеты, включающие в себя все стан­дартизированные средства разработки, но они стоят достаточно дорого, как и полагается солидному и мощному языку программирования.

Jovial: веселый язык программирования

Ада, несмотря на все усилия ее создателей, обладала достаточно вну­шительным списком недостатков. Кроме того, в силу исторических причин, характерных для всех стран, развивавших собственную ком­пьютерную промышленность, число языков программирования, ис­пользуемых в государственных структурах, нередко достигало десятка. Вместе с Адой применялись PL/I, FORTRAN, Кобол, а также ассемб­лер. Подобная бессистемность приводила к возникновению множества плохо или совсем не совместимых друг с другом приложений и к слож­ностям в их развитии и поддержке. Рассматриваемый здесь язык Jovial представляет собой типичный образчик подобного не самого хорошего и не самого плохого языка, стечением обстоятельств ставшего одним из военных стандартов.

Современная армия немыслима без использования электронных тех­нологий. Бортовые микропроцессорные системы, устанавливаемые на военной технике (самолетах, танках, стационарных и мобильных ракет­ных установках и т. п.), применяются для решения самых разных бое­вых задач. Эти системы используются для автоматического контроля, управления, анализа состояния и степени поражения боевой техники; они позволяют повысить точность стрельбы и организовать эффектив­ное управление системами ведения огня. Устанавливаемые на ракетах электронные бортовые комплексы обеспечивают непрерывное слеже­ние за целью и нахождение оптимальной траектории атаки. Все эти возможности обеспечиваются программистами, разрабатывающими прикладные программы для подобных систем.

Создание программного обеспечения, применяемого для решения бое­вых задач, первоначально было затруднено. Это связано с повышен­ными требованиями к надежности функционирования программ, с необходимостью обеспечения повышенного уровня секретности и с использованием специализированных, созданных специально для военных применений микропроцессоров с оригинальной архитектурой и нестандартной системой команд. Первые программы для этих мик­ропроцессоров писались в машинных кодах, что приводило к огром­ной стоимости проектов, изобиловавших вдобавок множеством оши­бок. Поэтому для создания программного обеспечения, отвечающего вышеприведенным требованиям, программистам понадобились мощ­ные средства разработки, жестко ориентированные на внутреннюю структуру микропроцессоров, которые применяются в бортовых сис­темах. Создание подобных средств, в силу специфичности их примене­ния, было возможно только по заказу военного министерства.

Первыми инициаторами практического внедрения бортовых систем и создания для них средств разработки программного обеспечения были ВВС США. Это связано с тем, что в авиации используется наиболее дорогостоящая и сложная в управлении техника. 26 октября 1983 года американская военная директива за номером 9070 констатировала насущную необходимость создания универсального средства разработки программ для бортовых авиационных систем. В качестве основных требований к нему в первую очередь выдвигались высокая надежность получаемого кода, эффективность работы программ при жестких огра­ничениях на объемы памяти и возможность быстрой и дешевой реали­зации проектов. Лучшие военные специалисты США были брошены на поиски подходящего средства разработки программного обеспече­ния, которое планировалось быстро адаптировать к внутренним нуж­дам Министерства обороны. Такое средство было найдено довольно быстро. Им оказался старый язык программирования Jovial (в перево­де — веселый). В его основе лежал язык IAL (International Algorithmic Language), один из первых диалектов Алгола, в дальнейшем усовер­шенствованный и получивший название OVIAL (Own Version of the IAL). Американский программист Джулиус Шварц (Jules Schwartz) дополнил OVIAL рядом полезных усовершенствований и прибавил к аббревиатуре первую букву своего имени — так в январе 1959 г. на свет появился Jovial. Одной из главных целей создания языка Jovial Шварц объявил создание кросс-платформных программ, способных работать в режиме реального времени. Во внутреннюю структуру Jovial-ма-шины были заложены гибкие возможности оптимизации кода, не зависящие от платформы, и быстрый перенос программ при модифи­кации архитектуры целевого компьютера. Жесткая структура органи­зации файлов с исходными текстами, не допускающая машинно-зави­симых синтаксических конструкций, позволяла легко переносить программы на различные платформы. Именно эти возможности и ока­зались ключевыми при выборе этого языка ВВС США.

Сегодня язык программирования Jovial, несмотря на свое «веселое» название, применяется отнюдь не для создания развлекательных про­грамм. Хорошо продуманная кросс-платформная идеология и успешная практика применения позволили ему завоевать признание практиче­ски во всех военных областях. Сорок подрядчиков Пентагона написали с его помощью программы, исполняемые на бортовых процессорах мно­гих американских военных самолетов (бомбардировщики В-2, F-117, транспортные самолеты С-17, истребители F-15, F-16, F-18, F-22), верто­летов огневой поддержки, ракет тактического и стратегического назна­чения, крейсеров, космических спутников и других систем. Этот язык используется для создания программного обеспечения, управляющего мобильными и стационарными ракетными установками на поле боя и в радарных системах слежения. Применяют его в некоторых видах бо­евой техники и американские силы специального назначения.