Часть 4 - Программные средства реализации информационных процессов (Т.В. Лукьянова - Конспект лекций по информатике), страница 12

Для этого используют программы-ассемблеры (англ. assembler –рабочий-сборщик), а сам язык называется языком ассемблера. Этот язык машинноориентированный, потому что он определяется набором команд конкретногопроцессора (ориентирован на машину).Очевидно, что программировать на языке ассемблера тоже не очень удобно –нужно хорошо знать команды процессора, организацию памяти и т. п. Кроме того,каждый процессор имеет свою систему команд и свой язык ассемблера.

Это значит,что программы на языке ассемблера непереносимы – программа, написанная дляодного процессора, не будет работать на другом.48Людям хочется (в идеале) разговаривать с компьютером на естественном языке,не думая о том, какой процессор в нем установлен. К сожалению, пока этоневозможно. Сейчас для программирования чаще всего используют компромиссныйвариант – языки программирования высокого уровня, или алгоритмические языки.Это формальные языки, созданные специально для разработки программ. Командыстроятся из слов естественного (чаще всего, английского) языка, каждая командавоспринимается однозначно в соответствии с установленными правилами.Для перевода программы, написанной на языке высокого уровня, в машинныекоды, применяют специальные программы – трансляторы (англ.

translator –переводчик). Кроме трансляторов в системы программирования входят и другиепрограммы, о которых будет рассказано далее.Системы программирования – это программные средства для создания иотладки новых программ.4.4.2. Языки программированияК 2010 году в мире было разработано более 8500 языков программирования.Первой программисткой в мире считается Ада Лавлейс, которая в 1843 г. написалапрограмму для Аналитической машины Чарльза Бэббиджа.

В 1979 г. в США былразработан язык программирования Ада, названный в ее честь. Один из первыхалгоритмических языков – Фортран – создан в 1957 г., однако он и сейчасприменяется для научных вычислений.Как вы уже знаете, языки программирования можно разделить на языки низкогоуровня (машинно-ориентированные, языки ассемблера) и языки высокого уровня(алгоритмические языки). По области применения языков программированиявыделяют:• профессиональные языки общего назначения: Java, С, C++, С#, VisualBasic, Delphi;• языки для программирования интернет-сайтов: РНР, JavaScript, Perl, ASP,Python;• языки для решения задач искусственного интеллекта: Лисп, Пролог;• языки для обучения программированию: Бейсик, Паскаль, Лого, Python.4.4.3. ТрансляторыОснова любой системы программирования – транслятор.Транслятор – это программа, которая переводит в машинные коды текстыпрограмм, написанных на языке высокого уровня.Существуют два типа трансляторов: интерпретаторы и компиляторы.Интерпретатор анализирует текст программы по частям.

Разобрав очередной49фрагмент, он немедленно выполняет описанные в нем действия и переходит кобработке следующего фрагмента.Достоинства интерпретаторов: программы переносимы (программа будет работать в любой системе, гдеустановлена программа-интерпретатор); удобно отлаживать программу.Есть и существенные недостатки: программу невозможно выполнить, если не установлен интерпретатор; программы выполняются медленно (в цикле из 100 шагов каждая строчка 100раз «разбирается» интерпретатором); в тех частях программы, которые не выполнялись во время отладки, могутоставаться синтаксические ошибки.Второй тип трансляторов – компиляторы.

Они, в отличие от интерпретаторов,сразу переводят всю программу в машинный код и строят исполняемый файл,готовый к запуску.Достоинства компиляторов: чтобы запустить программу, не нужно устанавливать транслятор; поскольку программа уже переведена в машинные коды, она выполняетсязначительно быстрее, чем при использовании интерпретатора.Недостатки тоже есть: при любом изменении нужно ждать окончания компиляции (перевода вкоды); это несколько затрудняет отладку; готовая программа будет выполняться только в той операционной системе,для которой она была создана2.Чтобы как-то совместить достоинства интерпретаторов и компиляторов, былапредложена идея компиляции программы в некоторый промежуточный исполняемыйкод (псевдокод, P-код), а не сразу в команды конкретного процессора.

Длявыполнения такого псевдокода нужна специальная среда – виртуальная машина,которую в принципе можно разработать для любого процессора и любойоперационной системы.Программа сначала обрабатывается компилятором, который строит псевдокод,а потом этот псевдокод выполняется интерпретатором. Таким образом, при компиляции в псевдокод проверяются все синтаксические ошибки, поэтому при выполнении такую проверку делать не нужно; это значительно ускоряетработу программ в сравнении с интерпретацией;2Многие программы, разработанные для ОС Windows, могут быть запущены в Linux с помощьюпрограммы-оболочки Wine (www.winehq.org).50 обеспечивается переносимость программ – можно выполнять программу(псевдокод) на любом компьютере, где есть виртуальная машина.Байт-код – это разновидность псевдокода, в котором команда занимает 1 байт,а далее следуют ее аргументы (или их адреса).

Современные версииинтерпретируемых языков Perl, РНР, Python используют компиляцию в байт-код дляускорения выполнения программы.Готовые программы на Java распространяются в виде байт-кода, поэтому дляих выполнения необходимо установить виртуальную Java-машину. При этом дляускорения работы часто используется JIT-компиляция (англ. JIT – just-in-time – в этосамое время), при которой байт-код «на лету» преобразуется в команды конкретногопроцессора.

Тогда при повторном выполнении команды трансляция уже не нужна.Аналогичный подход применяется в среде .NET, которую разработала фирмаMicrosoft. Одна из основных идей среды .NET – объединение программ, написанныхна разных языках. В частности, разные части программы могут быть написаны на С#,J#, VB.NET, Delphi.NET, все они в конечном счете транслируются в байт-код напромежуточном языке IL (англ. Intermediate Language), который потом выполняетсявиртуальной машиной.4.4.4. Состав системы программированияВ состав системы программирования обычно входят: транслятор; компоновщик (редактор связей, сборщик, англ. linker) – программа, котораясобирает разные части (модули) создаваемой программы и функции из стандартныхбиблиотек в единый исполняемый файл. отладчик (англ.

debugger) – программа для поиска ошибок в других программах, позволяющая: выполнять программу в пошаговом режиме (по одной строке); выполнять программу до строки, где установлен курсор; устанавливать точки останова (англ. breakpoints); просматривать и изменять значения переменных в памяти; профилировщик (англ. profiler) – программа, позволяющая оценить время работы каждой процедуры и функции («профиль» времени выполнения программы);используется для того, чтобы выяснить, какую именно процедуру нужно оптимизировать в первую очередь. специализированные редакторы исходных текстов – текстовые редакторыдля создания и редактирования исходного кода программ. библиотеки стандартных подпрограмм.

Это набор готовых процедур ифункций, которые можно вызывать из своей программы. Например, в большинстве51языков программирования есть стандартные функции для вычисления синуса и косинуса. Они подключаются к программе на этапе сборки, это делает компоновщик.Многие программы используют одни и те же достаточно сложные системныефункции (например, операции с окнами в графической среде). Если включать этифункции в код каждой программы, размеры исполняемых файлов намногоувеличатся, из-за этого жесткий диск и память будут расходоваться неэффективно.Поэтому библиотеки таких функций хранятся на диске в виде отдельныхфайлов – динамически подключаемых библиотек, в системе Linux они имеютрасширение so (от англ.

shared objects – разделяемые объекты), а в Windows –расширение dll (от англ. dynamic-link library – динамически подключаемая библиотека). Когда программа вызывает функцию из такой библиотеки, библиотеказагружается в память, и управление передается вызванной функции. Несколькопрограмм могут обращаться к одной и той же копии библиотеки в памяти.Набор стандартных структур данных и функций операционной системы,которые программисты могут использовать в прикладных программах, называетсяинтерфейсом прикладного программирования (англ. API – Application ProgrammingInterface).

В ОС Windows применяется Windows API, а в Unix-подобных операционных системах – стандарт POSIX (англ. Portable Operating System Interface forUnix – переносимый интерфейс операционных систем Unix).Сейчас для разработки программ чаще всего используют интегрированныесреды (англ. IDE – Integrated Development Environment). В такую оболочку обычновходит текстовый редактор для набора текста программ, транслятор, компоновщик,отладчик и профилировщик.Многие современные интегрированные среды позволяют строить интерфейспрограммы (расположение элементов в окне) с помощью мыши. Они называютсясредами быстрой разработки приложений (англ.

RAD – Rapid ApplicationDevelopment) или средами визуального программирования.Среди профессиональных RAD-сред нужно в первую очередь назвать MicrosoftVisual Studio (msdn.microsoft.com/vstudio). Ее профессиональная версия –коммерческая, но все желающие могут бесплатно скачать и использоватьограниченную версию (Express) для учебных целей.БольшойпопулярностьюпользуютсятакжесредыDev-C++(wxdsgn.sourceforge.net) и Delphi (embarcadero.com). Кроссплатформенная средаCode::Blocks (www.codeblocks.org) распространяется бесплатно, существуют версиидля Windows, Mac OS и Linux.524.5. ИНСТАЛЛЯЦИЯ ПРОГРАММБольшинствосовременныхпрограммтребуетсяустанавливать(инсталлировать, от англ.