С.Бобровский, О Фортране и других языках программирования, страница 4

Чтобы не распылять усилия разработчиков и обеспечить единый под­ход к созданию и унификации программного обеспечения, Министер­ство обороны США приняло стандарт на набор команд для 16-разряд­ного микропроцессора, используемого в бортовых военных системах. Этот стандарт получил название MIL-STD-1750. В дальнейшем набор команд был дополнен несколькими дополнительными инструкциями, и модификация этого стандарта 1750А используется в американской армии по сей день.

В силу жестких требований, предъявляемых к языку, реализация Jovial, созданная в ВВС США, представляет собой не просто компиля­тор, а целый комплекс стандартизованных средств разработки. В этом на него похожа система Java, в типичную поставку которой помимо компилятора обязательно входит виртуальная Jaua-машина, набор библиотек, средства отладки, средства просмотра, имитирующие работу в сети и многое другое. Язык Jovial распространяется в комплекте раз­работчика под названием ITS. Этот комплект представляет собой пре­красный пример тщательно продуманного подхода к выбору и совер­шенствованию средства разработки программного обеспечения, кото­рое планируется использовать в ответственных областях десятки лет. В типовой комплект ITS входят кросс-платформные компилятор и мак­роассемблер, поддерживающий систему команд 1750А, сборщик, сим­вольный интерактивный отладчик, поддерживающий режим реального времени, программный симулятор процессора с набором команд 17БОА, библиотека стандартных модулей и загрузчик кода в оборудование стандарта 1750 (при наличии соответствующих аппаратных плат). Первая очередь этого комплекса была закончена в 1984 году. Первона­чально она функционировала только на мэйнфреймах, а сегодня рабо­тает также под управлением SCO UNIX или MS-DOS. Комплект ITS обеспечивает генерацию кода не только для микропроцессора 1750А, но и для VAX, IBM PC, Z80, М680ХО, Д/5С-компьютеров и ряда дру­гих систем. Наиболее популярная реализация ITS для компьютеров серии VAX используется сегодня более чем в 50 подразделениях Ми­нистерства обороны США. Почти так же популярна реализация для персоналок, работающая под управлением Unix/Linux.

Комплект ITS (www.jovial.hill.af.mil) распространяется правительством США бесплатно. Для получения (или попытки получения) этого комп­лекта рекомендовано обращаться к военному атташе американского посольства.

Сегодня имеются и коммерческие версии языка Jovial, впрочем, рас­пространяемые за пределами США только с разрешения американских компетентных органов. Стоят эти версии десятки тысяч долларов. Одна из них представляет собой компилятор Jovial для платформ VAX/VMS, SPARC/SunOS, HP/UX, позволяющий получать код для Z8000 и 1750А. В комплект дополнительно включаются ассемблер для каждой плат­формы, сборщик, симулятор целевых наборов команд и символьный отладчик, использующий интерфейс X-Windows. Настройки оптими­зации позволяют получать код, который по сравнению с кодом, напи­санным на ассемблере вручную, дает выигрыш на 15% в размере про­граммы и скорости ее выполнения.

Стремительно возросшая сложность современной боевой техники потре­бовала более мощных микропроцессорных устройств управления. Ле­том 1996 года был выпущен компилятор для Jovial, работающий под управлением операционной системы Solaris компьютеров Sun SPARC. Он позволяет получать код для бортовых управляющих систем, осно­ванных HaM/PS-микропроцессорах серии R2000/3000/4000. Компиля­тор встроен в графическую оболочку, содержащую редактор и символь­ный отладчик. Эта оболочка хорошо известна разработчикам программ на Аде для компьютеров SPARC; теперь она стала доступна и програм­мистам на языке Jovial.

Министерство обороны США уделяет языку Jovial большое внимание. За последние 15 лет использования Jovial американская армия инвес­тировала в его совершенствование более 16 миллионов долларов. Суммы, стимулирующие написание программ на Jovial и перенос других про­граммных систем на этот язык, увеличиваются с каждым годом. Для организации полной совместимости всего программного обеспечения, используемого в бортовых системах, американские военные приняли стандарт MIL-STD-1589 на версию этого языка J-73. Теперь все про­граммное обеспечение, разрабатываемое в подразделениях Министер­ства Обороны США на языке Jovial, должно соответствовать данному стандарту. ВВС США собираются провести полный реинжиниринг сво­ей компьютерной инфраструктуры, при этом все программное обеспе­чение, работающее в бортовых микропроцессорных устройствах, пла­нируется перенести на языки Jovial и Ада. В данном проекте особое внимание уделяется связке этих языков. Дело в том, что множество программ, предназначенных для решения боевых задач, довольно бес­системно разрабатывались как на том, так и на другом языке. Теперь же планируется осуществить интеграцию компьютерных программ, написанных на этих языках, с целью обеспечения возможности их сов­местного использования и легкой модификации программного обеспе­чения. Для решения этой задачи будет активно использоваться продукт фирмы Xinotech Research — Xinotech Language Translator (XLT), предназначенный для семантического анализа языков программиро­вания и перевода исходных текстов программ с одних языков на дру­гие с возможностью интерактивного контроля процесса преобразова­ния со стороны пользователя. В XLT используются описания языков с помощью абстрактных грамматик на XPAL (Xinotech Plan Abstraction Мeta-language) и применяются технологии сопоставления с образцом. Похожие возможности имеются у созданного в нашей стране РЕФАЛа. XLT на сегодня предоставляет возможность следующих парных пре­образований, гарантирующих корректный результат: Паскаль — Ада, CMS-2 — Ада и Jovial — Ада.

Перспективы языка Jovial в свете усилий, прилагаемых Министер­ством обороны США, можно оценить как весьма хорошие, особенно если учесть его планируемую тесную «стыковку» с языком Ада. Воз­растающая «электронизация» современной боевой техники требует не только адекватных ее возможностям средств создания программного обеспечения, но также использования существующих разработок и их интеграции в новые инфраструктуры. Связка Jovial — Ада, достаточно эффективно используемая в этой области уже сегодня, в недалеком будущем вряд ли будет иметь серьезных конкурентов в сфере создания программ для встроенных бортовых систем военного профиля. Правда, набирающий популярность язык Java уже начинает заметно теснить проверенные временем решения, и хотя консервативность государ­ственных структур в информационной сфере общеизвестна, Java имеет одно несомненное преимущество: встроенную поддержку современных сетевых технологий, отсутствующую в Jovial.

ПЛ/1, пли!

Лет 15-20 назад этот язык занимал во всевозможных «почтовых ящи­ках» СССР примерно такое же (только неформальное) место, как спе­циально созданный для использования в военных учреждениях США язык программирования Ада. Версия компилятора ПЛ/1, разработан­ная в нашей стране для компьютеров серии ЕС, использовалась для решения самых разных задач. Хотя тогда существовали и более эффек­тивные, и более удобные в некоторых отношениях компиляторы Пас­каля, Алгола 68 и других языков программирования, но программисты-ремесленники предпочитали именно ПЛ/1, не без основания считая все остальные языки пижонством.

С появлением первых персоналок популярность ПЛ/1 стала снижаться, хотя и не совсем закономерно. Компиляторы для этого языка прекрасно работали уже на IBM PC XT, куда удавалось перенести немало задач с больших компьютеров (по быстродействию равных сегодняшним пер­соналкам с процессором Intel 386/33). При этом резко возросла произ­водительность труда. На большой машине нередко крутилось до десятка задач и приходилось вымаливать у диспетчера лишние полчаса на от­ладку. При такой организации работ на скромной персоналке без жест­кого диска за один день удавалось сделать то, что на ЕС ЭВМ делалось за неделю. Затем появились системы Turbo Pascal и Turbo С с прекрас­ной по тем временам оболочкой и пошаговыми отладчиками, и если на машинах ЕС ЭВМ не сразу поставили крест, то только из-за временного превосходства в возможностях хранения данных.

Вместе с большими ЭВМ оказался забыт и ПЛ/1. А создал бы Филипп Кан вместе с Turbo Pascal еще и Turbo PLI, и, возможно, популярность Borland достигла бы заоблачных высот. Дело в том, что если для напи­сания расчетных программ в несколько тысяч строк на персональном компьютере удобнее всего использовать С, то для большинства эконо­мических и финансовых задач ПЛ/1 и сегодня подходит значительно лучше и С, и Паскаля, и любых других языков. Вообще-то, в оригина­ле этот язык, созданный компанией IBM, называется PL/I. Но как только ни уродовали его название! Чаще всего встречалось ПЛ/1, но попадались и PL/I и даже ПЛ/1. До сих пор в официальных сообщениях крупнейших западных фирм можно встретить аббревиатуру PL/I.

История PL/I (ПЛ/1 в советской версии) такова. В середине 60-х годов компания IBM решила улучшить Фортран, сделав его структуру более естественной, но это ей почему-то не удалось. Хотя достаточно вспом­нить версии Фортран 77 и 90, чтобы убедиться, что этот язык сегодня ничем не уступает многим своим собратьям третьего поколения. В сле­дующей попытке IBM постаралась взять все лучшее из Фортрана, Кобола и Алгола 60. В результате в 1964 году на свет официально по­явился новый язык программирования, который сначала называли New Programming Language, а потом переименовали в Programming Language One. Для того времени, когда ЭВМ ориентировались исклю­чительно на пакетную обработку информации, в языке было реали­зовано множество уникальных решений, полезность которых стала понятной только через несколько десятков лет, в эпоху крупных про­граммных систем.

В 80-е годы появилось немало языков (C/C++ — типичный пример), ориентированных на создание высокопроизводительных приложений, но при этом о надежности создаваемого программного обеспечения и мобильности программ (я прекрасно помню, как легко переносились на «персоналки» тексты с ЕС ЭВМ) временно забыли.

В результате, когда на рынке образовался неудовлетворенный спрос на средства разработки высоконадежных программ, появился язык Java. Интересно, что по идеологии этот язык существенно ближе к PL/I, чем к С!

ПЛ/1 значительно мощнее, чем Паскаль, Фортран 90, Кобол, Бейсик, Си и во многом похож на Аду. В частности, в ПЛ/1 присутствует уни­кальная возможность указания точности вычислений, которой не имеют ни C++, ни Java, претендующие на ведущие позиции среди средств разработки прикладного программного обеспечения.

К преимуществам ПЛ/1, которые в такой полноте сегодня не найти ни в одном из наиболее распространенных языков программирования, относятся:

• строгая семантика языка, не допускающая двусмысленностей (известен случай, когда из-за пропуска оператора break в программе на С хакеры получили доступ ко всем банковским счетам);

• аккуратные средства работы с указателями и памятью, напоминающие средства Java;

• богатый набор описателей данных для управления размещением переменных в памяти;

• готовые функции преобразования типов;

• встроенная поддержка комплексных чисел;

• независимость данных от типа компьютера благодаря возможности указания разрядности переменных;

• произвольное комбинирование типов данных (можно создать, напри­мер, структуру объединений массивов) со строгим синтаксическим
  контролем их использования;

• работа с различными представлениями данных (наложенные структуры, битовые представления, части данных);

• использование массивов (в том числе с динамическими границами) как единой структуры данных;

• возможность организации циклов с перебором списка значений;

• очень мощные строковые функции (на уровне сегодняшних языков
  четвертого поколения);

• встроенные средства отладки и диагностики этапа выполнения про­граммы (контроль выхода за границы массива, потери точности и т. д.);

• поддержка концепции пакетов, модулей, параллельных задач и многое другое.

Одним из главных преимуществ ПЛ/1 перед другими языками стали его машинно-независимые конструкции, среди которых имелись встроенные операторы (не функции!) ввода-вывода, позволявшие получать высокомобильные программы. Эти операторы могут быть ориентиро­ваны на записи одного типа или на поточный обмен данными. При этом в отличие от С, где строка формата ввода/вывода интерпретируется в процессе выполнения, в ПЛ/1 происходит ее компилирование, что в ряде задач может существенно повысить производительность прило­жения.

Просто уникальный в ПЛ/1 препроцессор. Он представляет собой под­множество самого языка ПЛ/1 и позволяет организовывать очень слож­ные процессы генерации исходных текстов. Например, если требуется проинициализировать трехмерный массив определенной последова­тельностью чисел, то программист может организовать препроцессорный цикл генерации программы с условными операторами. Так и хо­чется еще раз напомнить, что все это было придумано и реализовано в 1964 году!