Актуализированные примеры систем программирования

Системы программирования: примеры, описание, особенности :

Системы программирования обеспечивают платформу для разработки прикладного программного обеспечения и непосредственно взаимодействуют с компьютерным оборудованием, чтобы получить необходимую производительность при выполнении задач пользователей.

Платформу можно использовать для программирования приложений iPhone, iPad и операционных систем Android, используя язык программирования Java.

Интерфейс Android Studio и Oracle Java SDK в сочетании с необходимыми базовыми знаниями позволяет создавать самые разнообразные приложения.

Элементы программных систем

Для начала раскроем понятие о системах программирования. Те, которыми мы пользуемся сейчас, относятся к периоду 3-го поколения ЭВМ. Системное программирование заключается в создании программного обеспечения.

Оно может выполнять множество различных задач. Без него большинство аппаратных средств не исполняли бы свои функции. Чтобы сделать их полезными, используют программное обеспечение.

Пользователю требуется выбирать нужную программу для каждого задания.

Элементы классической системы программирования:

1. Операционная система — является интерфейсом между прикладным программным обеспечением и компьютером.
2. Утилиты — небольшие, но мощные программы с ограниченными возможностями для конкретных задач. Обычно применяются пользователями для обеспечения бесперебойной работы компьютерной системы.
3. Библиотечные программы представляют собой скомпилированный набор подпрограмм, например, библиотек. Предоставляют множество функций и процедур, доступных при написании программы.
4. Программное обеспечение перевода: ассемблер, компилятор, переводчик.
5. Интерпретатор анализирует и выполняет языковую программу высокого уровня по одной строке за раз.
6. Прикладное программное обеспечение, предназначенное для помощи пользователю в выполнении конкретных задач, например, GIMP — для редактирования фотографий.

Пример современной системы программирования включает в себя сервисное и базовое ПО.

Структура программы

Общая форма программы уделяет особое внимание отдельным компонентам и взаимосвязи между ними. Программы бывают хорошо или плохо структурированными.

С хорошо структурированной программой разделение на компоненты следует по принципам, например, таким как сокрытие информации, а интерфейсы между компонентами ясны и просты.

На более тонком уровне она использует соответствующие структуры данных и программные единицы с единственной точкой входа и одной точкой выхода.

1. Заявление о начале программы.
2. Объявление переменной.
3. Программные заявления (блоки кода).

Примеры приветствия «Hello World»

Системы программирования и примеры приветствия «Hello World» на разных программных языках четко демонстрирует базовые различия.

Чтобы использовать переменную внутри программы, компилятор должен заранее знать тип данных, которые будут храниться в нем. По этой причине переменные объявляются в начале программы.

Объявление переменной состоит из указания нового имени и типа данных для переменной. Обычно это делается в самом начале.

На следующем рисунке показан пример системы программирования для структуры цикла, который запускает набор операторов, пока условие не станет истинным.

Бесконечный цикл

Это тот, который не имеет функционирующей процедуры выхода. В результате цикл повторяется непрерывно до тех пор, пока операционная система не почувствует его и не прекратит программу с ошибкой или пока не произойдет какое-либо другое событие, например, программа автоматически прекратится через определенное время.

Системы программирования и примеры программ на языке C для программы сортировки строк в словаре представлены ниже. Эта программа принимает 10 слов (строк) от пользователя и сортирует их в лексикографическом порядке. Например, 10 языков программирования:

1. C.
2. C++.
3. Java.
4. PHP.
5. Python.
6. Perl.
7. Cobol.
8. Ruby.
9. R.
10. JavaScript.

Результат:

1. C.
2. C++.
3. Cobol.
4. Java.
5. JavaScript.
6. PHP.
7. Perl.
8. Python.
9. R.
10. Ruby.

Основные инструменты

Для программирования нужно несколько инструментов. Схема классической системы программирования:

1. Текстовый редактор – средства редактирования. Этот инструмент позволяет написать исходный код. Это обычный инструмент, необходимый для программирования на любом языке. Действительно, при программировании ценят наличие таких функций, как: автозаполнение, подсветка синтаксиса, поиск, редактирование, замены части кода и редактор отступа.
2. Компилятор или интерпретатор. Этот инструмент напрямую связан с языком программирования.
3. Отладчик. Разработчики, как и все люди, могут ошибаться. Нахождение и исправление ошибок требует времени. Отладчик — это инструмент, который поможет отследить их. Он позволяет запускать программу шаг за шагом, видеть ее состояние в любой момент, а также проверять, выполняется ли часть кода или нет.
4. Библиотека подпрограмм.
5. Сопровождающая документация.

Шаблоны проектирования

Использование шаблона дизайна состоит в том, чтобы структурировать программу или использовать инструменты языка и максимально четко обеспечить системный подход к программированию, а также связь с базой данных шаблона, создание страницы, которая будет отображать пользовательский вид. В более общем плане шаблон проектирования представляет собой многозадачное и усовершенствованное решение.

Структура программного обеспечения (или фреймворка) представляет собой специальный тип библиотеки программного обеспечения. Его первая цель состоит в том, чтобы компоновать программирование, обеспечивая максимально инструментами, которые понадобятся.

Например, Django 2 представляет собой структуру в Python, предназначенную для облегчения создания реактивных веб-сайтов.

Другим примером является наличие нескольких фреймворков в JavaScript (jQuery или angular.

js) с одной целью — одни и те же действия должны быть написаны по-разному в зависимости от типа браузера, используемого посетителем на веб-сайте.

Они имеют уникальный интерфейс, чтобы превратить это в код, понятный каждому браузеру. На фото пример системы программирования в JavaScript для задачи по открытию нового окна после нажатия на кнопку.

Скомпилированные языки

Язык программирования — это набор соглашений и абстракций, которые позволяют писать то, что нужно пользователю, чтобы компьютер выдавал результат в более понятной форме. Компиляции заключается в преобразовании исходного кода в исполняемый файл. Это преобразование выполняется компилятором.

Разница в скорости исполнения огромна. В целом при прочих равных условиях программа на скомпилированном языке будет работать примерно в десять раз быстрее, чем на интерпретируемом. Ниже приведен пример системы программирования на Си.

Он демонстрирует программу, которая использует так называемые функции высшего порядка и чистые функции.

Более того, поскольку исходный код должен быть «переведен» в машинный при каждом выполнении, интерпретируемые языки часто медленны по сравнению с эквивалентными скомпилированными языками.

При этом интерпретаторы не оптимизируют генерируемый машинный код, что заставляет их работать медленнее, но процесс генерации машинного кода выполняется быстрее, чем у компиляторов.

Языки виртуальных машин

Часто сокращено их называют «языки VM» (в соответствии с аналогий английского названия виртуальной машиной).

Принцип действия и назначение системы программирования заключается в том, чтобы исходный код переводился не в машинный, понятный конкретному процессору, а в «фиктивный» (байт-код), который сам будет интерпретироваться языком виртуальной машиной. Такой язык имеет свои преимущества и недостатки.

Как и в интерпретируемых языках, программа, скомпилированная в байт-код, может работать на любой операционной системе и процессоре при условии, что виртуальная машина доступна для этой комбинации.

Однако это нивелируется тем фактом, что виртуальная машина может быть достаточно ресурсоемкой, особенно в памяти.

Наконец, можно создавать новые языки, которые скомпилируются в один и тот же байт-код как еще один существующий язык, что упрощает их взаимодействие. Это одна из задач системы программирования. Пример — языки Clojure и Frege компилируются как для байт-кода Java. Они являются функциональными и радикально отличными от Java в их дизайне.

В этом случае можно написать разные части программы с одним из наиболее подходящих языков и заставить их работать вместе на виртуальной машине. Java — язык, который лучше всего компилируется на виртуальную машину. Но потребуется приложение, состоящее из набора классов Java.

В начале любого класса существует определенная структура, такая как JavaClassFileFormat.

Примеры языков и систем программирования

Представляем самые известные языки программирования:

• Assembler. Он не новый, однако научит пользователей многим вещам, скрытым в других языках.
• C. Один наиболее часто используемых в мире. Именно этот язык дает самый полный контроль над машиной. Он используется для кодирования операционных систем. Его приличный почти полувековой возраст и огромное количество библиотек, которые подойдут для чего угодно, становятся незаменимыми как для начинающих, так и для продвинутых пользователей.
• Cobol. Это старый язык. Он, как правило, сложнее в использовании, чем другие. Однако по историческим причинам он по-прежнему широко используется в банковском деле, финансах и страховании.
• Fortran. Он все еще востребован в области научных вычислений, для которого и был разработан. Хотя синтаксис этого языка регулярно обновляется, ощущается его возраст. Кроме того, некоторые программные библиотеки в Fortran никогда не были сопоставлены с точки зрения эффективности.
• Java. Имеет особенность компиляции в байт-код, который затем интерпретируется виртуальной машиной. Это значительно упрощает создание программ для использования на нескольких платформах операционных систем. Например, Java является шлюзом для кодирования приложения для Android.
• Perl. Это язык, который в основном ценится в мире Linux и Unixoids. Он эффективен для создания небольших, но очень мощных приложений с командной строкой. Однако Perl не очень подходит для создания графических интерфейсов.
• PHP. Во многом доминирует в мире веб-программирования.
• Python. Этот язык рекомендуется начинающим.
• Ruby. Связан с Python, регулярно заимствует инновации. В целом они очень похожи. Можно констатировать, что Ruby предлагает больше синтаксической свободы и больше настаивает на своем объектно-ориентированном характере, а Python легче и поддерживается более крупным сообществом.
• Swift. Это довольно молодой язык, подвержен изменениям и корректировкам, подходит для продуктов Apple. В ближайшие годы он вполне может стать основным продуктом программирования приложений iOS и OSX.

Применение

Представляем пример машинного кода:

110101010010001000111001001 010101001000100001011101001 000111001101110001101101010 001111010010010101011001010 001010101111110100101010001.

Как видим, в этом типе кода очень мало различимой структуры.

В языках программирования семантический разрыв — это разница между языком, который используется для программирования аппаратного обеспечения (машинный код), и тем, который нужно использовать для программирования компьютера, как системы.

Пример системы программирования: для клиентской стороны JavaScript потребуется использование двух языков, за исключением того, который генерирует JavaScript (CoffeScript или Elm).

Для крупных приложений на рынке доминируют C ++ и Java, хотя C # тоже набирает силу. Для небольших утилитарных приложений, в частности, в командной строке, легко найти C, Perl, Python или Ruby. В области научных вычислений Фортран остается королем. Он все чаще конкурирует с C ++, Python или со специализированными языками, такими как Matlab и R.

Программирование PASCAL

На протяжении всей истории вычислений было предпринято сотни попыток сделать языки программирования на компьютере такими, как письменный английский — легко читать и легко понять. PASCAL является результатом одного из таких усилий. Создатель PASCAL Николас Вирт хотел иметь HLL, который можно было бы легко учить, читать и писать. Он разработал PASCAL на базе следующих концепций:

1. PASCAL должен закрыть или существенно сузить семантический разрыв.
2. Каждый оператор PASCAL должен быть как предложение в англоязычном тексте.
3. Программу PASCAL можно рассматривать как предложение на английском языке.
4. Имена процедур, структур данных и переменных в PASCAL должны быть легко узнаваемы.

Пример системы программирования в PASCAL

Ниже приведен пример для определения количества букв в слове.

PASCAL облегчает модульное кодирование посредством:

1. Использования инкапсулирующего кода в процедурах и функциях.
2. Использования операторов BEGIN и END для определения функционального блока кода.
3. Строгой переменной (например, назначение типов данных, таких как integer, real или string) для поддержки передачи параметров между процедурами.
4. Дружественного синтаксиса, который сужает семантический разрыв.

В приведенном примере системы программирования на Паскале программа показывает двоичный выбор (есть только два случая: ActualMark> = 50 или ActualMark

Источник: https://www.syl.ru/article/425095/sistemyi-programmirovaniya-primeryi-opisanie-osobennosti

Системы программирования

Трансляторы, компиляторы, интерпретаторы

Транслятор (англ. translator — переводчик) — это программа-переводчик. Она преобразует программу, написанную на одном из языков высокого уровня, в программу, состоящую из машинных команд.

Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов. С точки зрения выполнения работы компилятор и интерпретатор существенно различаются.

Компилятор (англ. compiler — составитель, собиратель) читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется.

Интерпретатор (англ. interpreter — истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой.

После того, как программа откомпилирована, ни сама исходная программа, ни компилятор более не нужны. В то же время программа, обрабатываемая интерпретатором, должна заново переводиться на машинный язык при каждом очередном запуске программы.

Откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять.

Каждый конкретный язык ориентирован либо на компиляцию, либо на интерпретацию — исходя из того, для каких целœей он создавался. К примеру, Паскаль обычно используется для решения довольно сложных задач, в которых важна скорость работы программ. По этой причине данный язык обычно реализуется с помощью компилятора. С другой стороны, Бейсик создавался как язык для начинающих программистов, для которых построчное выполнение программы имеет неоспоримые преимущества. Иногда для одного языка имеется и компилятор, и интерпретатор. В этом случае для разработки и тестирования программы можно воспользоваться интерпретатором, а затем откомпилировать отлаженную программу, чтобы повысить скорость ее выполнения.

Система программирования — это система для разработки новых программ на конкретном языке программирования.

Современные системы программирования обычно предоставляют пользователям мощные и удобные средства разработки программ. В них входят:

• компилятор или интерпретатор;
• интегрированная среда разработки;
• средства создания и редактирования текстов программ;
• обширные библиотеки стандартных программ и функций;
• отладочные программы, ᴛ.ᴇ. программы, помогающие находить и устранять ошибки в программе;
• «дружественная» к пользователю диалоговая среда;
• многооконный режим работы;
• мощные графические библиотеки; утилиты для работы с библиотеками
• встроенный ассемблер;
• встроенная справочная служба;
• другие специфические особенности.

Популярные системы программирования — Turbo Basic, Quick Basic, Turbo Pascal, Turbo C.

В последнее время получили распространение системы программирования, ориентированные на создание Windows-приложений:

Borland Delphi 3.0

• пакет Borland Delphi (Дельфи) — блестящий наследник семейства компиляторов Borland Pascal, предоставляющий качественные и очень удобные средства визуальной разработки. Его исключительно быстрый компилятор позволяет эффективно и быстро решать практически любые задачи прикладного программирования.
• пакет Microsoft Visual Basic — удобный и популярный инструмент для создания Windows-программ с использованием визуальных средств. Содержит инструментарий для создания диаграмм и презентаций.
• пакет Borland C++ — одно из самых распространённых средств для разработки DOS и Windows приложений.

Ниже для иллюстрации приведены на языках Бейсик, Паскаль и Си программы решения одной и той же простой задачи — вычисления суммы S элементов одномерного массива A=(a1, a2, …, an).

Язык Бейсик (BASIC — Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code — универсальный символьный код для начинающих) был создан в 1965 ᴦ. Дж. Кемени и Т.Курцем как язык, облегчающий написание простых программ. Cейчас всœе чаще пишут Basic вместо BASIC, придавая другую трактовку названию: Basic — основной, базовый. Существует много различных версий Бейсика — от очень простых до усовершенствованных, содержащих множество дополнительных языковых конструкций. Наибольшее распространение имеют следующие версии: QuickBasic (QBasic) 4.5 для DOS и Visual Basic 3.0-6.0 для Windows. QuickBasic 4.5 фирмы Microsoft — это очень простой, но в то же время эффективный язык, унаследовавший от раннего Бейсика всœе его достоинства, но избавившийся от всœех его недостатков и впитавший целый ряд передовых идей начала 90-х годов. Еще QuickBasic очень привлекателœен своей средой программирования. Одна из удач — это использование своеобразного режима работы. Для быстрой работы в среде используется режим интерпретатора, а для окончательного перевода отлаженных программ на машинный язык используется компилятор.Из QBasic компилятор исключен. QBasic входит в минимальный комплект поставки программного обеспечения компьютера. Бейсик очень популярный язык программирования.

Программа на Бейсике INPUT «N = «; N : DIM A(N) FOR I = 1 TO N PRINT «A(«; I; «) =»; INPUT A(I) NEXT I S = 0 FOR I = 1 TO N S = S + A(I) NEXT I PRINT «Сумма =»; S ENDОкно среды программирования Quick Basic

Программа на Паскале Program Summa; Type Mas = Array [1 .. 100] of Real; Var A : Mas; i, n: Integer; S : Real; BEGIN Write('n = '); ReadLn(n); For i : = 1 to n do begin Write('A[', i, '] = '); ReadLn(A[i]); end; S : = 0; For i : = 1 to n do S : = S + A[i]; WriteLn('S = ', S:8:2); END.

Язык Паскаль был разработан в 1970 ᴦ. Никласом Виртом как язык обучения студентов программированию. Паскаль вырабатывает навыки соблюдения хорошего строгого стиля программирования, упрощающего разработку сложных программ. Основные привлекательные черты Паскаля — логичность, поддержка концепций структурного и процедурного программирования, работа с динамической памятью, возможность создания своих типов данных. В Паскале программист должен всœегда явно указывать, с какими конкретными переменными он желает работать и каковы типы этих переменных. Строгая типизация данных позволяет резко снизить количество ошибок, появляющихся в программе вследствие невнимательности или опечаток. В своем первоначальном виде Паскаль имел довольно ограниченные возможности, но расширенный вариант этого языка — Turbo Pascal, является очень мощным языком программирования. Интегрированная оболочка Turbo Pascal, разработанная фирмой Borland (ныне Inprise), включающая в себя редактор, компилятор, компоновщик и отладчик, вместе с интерактивной справочной системой сделали разработку программ на Паскале делом простым и приятным.

Читайте также

— Языки и системы программирования

Программа – это логически упорядоченная последовательность команд, необходимых для управления компьютером (выполнения им конкретных операций), поэтому программирование сводится к созданию последовательности команд, необходимой для решения определенной задачи. … [читать подробнее].

— Системы программирования и их компоненты

Поколения языков программирования Языки программирования принято делить на пять поколений: — Первое поколение. Начало 50-х годов, когда первые компьютеры только появились на свет. Первый язык ассемблера, созданный по принципу «одна инструкция – одна строка». — Второе… [читать подробнее].

— Системы программирования

Системы программирования или инструментальная среда разработки (СП) – это система программных средств, используемая программистами для разработки программного обеспечения (ПО). Для того чтобы понять, что входит в СП, следует рассмотреть технологию разработки программ… [читать подробнее].

— Лекция 8.1. Системы программирования

ДЕ 8 Программное обеспечение и технологии программирования Процесс создания программы включает: Составление исходного кода программ (рис. 6.1) на языке программирования; Этап трансляции, необходимый для создания объектного кода программы; Построение загрузочного… [читать подробнее].

— Системы программирования и их компоненты

Системы программирования для компилируемых языков. В самом общем случае для создания программы на выбранном компилируемом языке программирования нужно иметь компоненты, способные реализовывать следующие этапы: 1. Набор текста программы. Лучше использовать… [читать подробнее].

— Системы программирования

Система программирование– это комплекс программ, обеспечивающий поддержание жизненного цикла программы в вычислительной системе Уровень системы программирования обеспечивает поддержание этапов жизни программы: проектирование, кодирование, тестирование, отладка,… [читать подробнее].

— Системы программирования

К этой категории относятся программы, предназначенные для разработки программного обеспечения: ассемблеры — компьютерные программы, осуществляющие преобразование программы в форме исходного текста на языке ассемблера в машинные команды в виде объектного кода…. [читать подробнее].

— Системы программирования

К этой категории относятся программы, предназначенные для разработки программного обеспечения: ассемблеры — компьютерные программы, осуществляющие преобразование программы в форме исходного текста на языке ассемблера в машинные команды в виде объектного кода…. [читать подробнее].

— Лекция 6.1. Системы программирования

Процесс создания программы включает: Составление исходного кода программ (рис. 6.1) на языке программирования; Этап трансляции, необходимый для создания объектного кода программы; Построение загрузочного модуля, готового к исполнению. Все перечисленные выше действия… [читать подробнее].

— Инструментальные системы программирования

Для популярных языков программирования на ЭВМ существует множество систем программирования. Программисты предпочитают те системы, которые легки в использовании, позволяют получить эффективные программы, имеют богатые библиотеки функций (подпрограмм) и мощные… [читать подробнее].

Источник: http://referatwork.ru/category/informatika/view/67278_sistemy_programmirovaniya

Основные принципы программирования

Программирование – процесс создания программы. Программа – последовательность указаний (команд или описаний и операторов), задающая алгоритм вычислительной машине. Программа указывает, в каком порядке, над какими данными и какие операции должны быть выполнены и в какой форме должен быть выдан результат.

Программное обеспечение различается по назначению, выполняемым функциям, формам реализации. В этом смысле программное обеспечение – сложная, достаточно уникальная программная система.

Общие принципы, которые следует использовать при разработке программного обеспечения:

· частотный принцип – основан на выделении в алгоритмах и в обрабатываемых структурах действий и данных по частоте использования.

Для действий, которые часто встречаются при работе программного обеспечения, обеспечиваются условия их быстрого выполнения.

К данным, к которым происходит частое обращение, обеспечивается наиболее быстрый доступ. «Частые» операции стараются делать более короткими;

· принцип модульности. Под модулем в общем случае понимают функциональный элемент рассматриваемой системы, имеющий оформление, законченное и выполненное в пределах требований системы, и средства сопряжения с подобными элементами или элементами более высокого уровня данной или другой системы.

Способы обособления составных частей программного обеспечения в отдельные модули могут быть различными. Чаще всего разделение происходит по функциональному признаку.

В значительной степени разделение системы на модули определяется используемым методом проектирования программного обеспечения;

· принцип функциональной избирательности является логическим продолжением частотного и модульного принципов и используется при проектировании программного обеспечения, объем которого существенно превосходит имеющийся объем оперативной памяти.

В программном обеспечении выделяется некоторая часть важных модулей, которые постоянно должны быть в состоянии готовности для эффективной организации вычислительного процесса. Эту часть программного обеспечения называют ядром или монитором.

Остальные части программного обеспечения постоянно хранятся во внешних запоминающих устройствах и загружаются в оперативную память только по вызову, перекрывая друг друга при необходимости;

· принцип генерируемости определяет такой способ исходного представления программного обеспечения, который бы позволял осуществлять настройку на конкретную конфигурацию технических средств, круг решаемых проблем, условия работы пользователя;

· принцип функциональной избыточности учитывает возможность проведения одной и той же работы (функции) различными средствами. Особенно важен учет этого принципа при разработке пользовательского интерфейса для выдачи данных из-за психологических различий в восприятии информации;

· принцип «умолчания» применяется для облегчения организации связей с системой как на стадии генерации, так и при работе с уже готовым программным обеспечением.

Принцип основан на хранении в системе некоторых базовых описаний структур, модулей, конфигураций оборудования и данных, определяющих условия работы с программным обеспечением.

Эту информацию программное обеспечение использует в качестве заданной, если пользователь забудет или сознательно не конкретизирует ее.

· общесистемные принципы – рекомендуется применять следующие общесистемные принципы:

· принцип включения предусматривает, что требования к созданию, функционированию и развитию программного обеспечения определяются со стороны более сложной, включающей его в себя системы;

· принцип системного единства состоит в том, что на всех стадиях создания, функционирования и развития программного обеспечения его целостность будет обеспечиваться связями между подсистемами, а также функционированием подсистемы управления;

· принцип развития предусматривает в программном обеспечении возможность его наращивания и совершенствования компонентов и связей между ними;

· принцип комплексности заключается в том, что программное обеспечение обеспечивает связность обработки информации, как отдельных элементов, так и для всего объема данных в целом на всех стадиях обработки;

· принцип информационного единства, т.е. во всех подсистемах, средствах обеспечения и компонентах программного обеспечения используются единые термины, символы, условные обо­значения и способы представления;

· принцип совместимости – язык, символы, коды и средства обеспечения программного обеспечения согласованы, обеспечивают совместное функционирование всех его подсистем и сохраняют открытой структуру системы в целом;

· принцип инвариантности предопределяет, что подсистемы и компоненты программного обеспечения инвариантны к обрабатываемой информации, т.е. являются универсальными или типовыми.

Источник: https://3ys.ru/yazyki-i-sistemy-programmirovaniya/osnovnye-printsipy-programmirovaniya.html

Сравнительный анализ языков программирования

Аннотация. Актуальность исследования объясняется важностью получения качест­венных прогнозов основных финансовых индикаторов в условиях современных тенденций, а также успешным опытом применения нейронных сетей в зада­чах прогнозирования, что может быть осуществлено верным выбором языка программирования.

Это актуализирует цель данной статьи – проведение сравнительного анализа языков программирования. 
Ключевые слова: язык программирования, среда программирования, инструментальные средства.

Существующие языки программирования предназначены для решения ориентированного достаточно узкого круга задач.

Язык не может быть панацеей, его хорошие качества для одних задач (или людей) могут оказаться плохими для других.

Следует отличать язык программирования (Basic, Pascal) от его реализации, которая обычно представлена в составе среды программирования (Quick Basic, Virtual Pascal) − набора средств для редактирования исходных текстов, генерации исполняемого кода, отладки, управления проектами и т.д. Синтаксис и семантика языка программирования фиксируется в стандарте языка. Каждая среда программирования предоставляет свой интерпретатор или компилятор с этого языка, который зачастую допускает использование конструкций, не фиксированных в стандарте.

Конечно, на практике обучение не может быть отделимо от реальных задач. Так называемые учебные задачи чаще всего страдают излишней абстрактностью и неприменимостью в жизни.

Освоение языка (или среды программирования) само по себе не может считаться задачей, точнее − это очень непродуктивный подход. Эффективное освоение языка возможно только на реальных примерах.

С другой стороны, программирование решения полноценной проблемы «из жизни» на начальном этапе освоения языка оказывается непосильной ношей, которая может отпугнуть, а не заинтересовать.

При решении конкретной прикладной задачи в большинстве случаев язык и среда программирования не выбираются, а задаются извне − заказчиком, руководителем и т.п. В том же редком случае, когда возможен выбор, исходить, на мой взгляд, следует из следующих условий (в порядке приоритета):

а) характера самой задачи и технических требований;

б) наработанного инструментария и имеющихся для данной среды библиотек;

в) имеющихся в языке и среде программирования инструментальных средств.

Зачастую при подобном выборе поступают строго наоборот: сначала решают, что программировать будут на объектах, затем − что использоваться будет конкретная библиотека, а потом подгоняют под это технические требования, объясняя все это тем, что заказчик «не знает чего хочет».

Применимость языка для той или иной задачи зависит от того, каким набором понятий профессионал оперирует, в рамках каких концепций (парадигм) он позволяет работать, какие имеются стандартные и распространенные пользовательские библиотеки и т.д.

По набору понятий языки подразделяются на высоко− и низкоуровневые. Первые предоставляют высокий уровень абстракции от оборудования, вторые − низкий, приближенный к машинному.

Универсальные языки позволяют реализовать любой алгоритм, пользуясь стандартным набором конструкций.

Благодаря этому, код на таком языке может быть достаточно легко перенесен из одного процедурного языка в другой при помощи консервативных изменений.

Приведем основные концепции, внесенные в те или иные общеупотребительные языки и связанные с ними понятия: типизации и структуры данных. Любой язык характеризуется набором базовых типов, возможностями по пополнению этого набора при помощи ряда конструкторов: массив, запись (структура), объединение.

В некоторых языках имеется универсальный тип (Variant в Delphi и Visual Basic), свободно используемый как любой из базовых типов. Степень контроля типов может быть очень разной − от полного отсутствия до крайне жесткого.

Важно наличие (возможно, в виде библиотеки) структур данных переменной длины, например, динамических массивов.

Различия в языках сводятся к способам определения процедур и функций, вариантам передачи параметров, возможностям определения рекурсивных процедур и наличию процедурного типа данных.

Наличие и широкая классификация типов памяти дает возможность эффективно управлять ее распределением, но и вносит сложность, требующую от программиста более внимательного отношения. Обычно выделяют (максимальный спектр): регистры, глобальные, локальные и динамические переменные.

Объединение структур и методов их обработки (инкапсуляция) создает значительные удобства при программировании. Возможность наследования позволяет привести в систему набор структур. Автоматически вызываемые конструкторы и деструкторы упрощают отслеживание взаимосвязей. Все это составляет удобный инструмент для описания понятий и действий прикладной программы.

Независимость от аппаратуры, реализуемая при помощи семантики, не зависящей от конкретной машины и внесением в язык ряда специфичных понятий – таких, как базовый тип с нефиксированным размером (int в C) [1].

С точки зрения эффективности, важно как исполняется программа − последовательной интерпретацией исходного текста (интерпретатор) либо непосредственным исполнением готового кода (компилятор).

Кроме интерпретации и компиляции возможны промежуточные варианты с генерацией псевдокода, который отличается от от исходного текста высокой скоростью интерпретации либо другими полезными свойствами (например, возможностью исполнения на машинах различной архитектуры − как Java).

Рассмотрим популярные языки и программные среды с точки зрения приспособленности под различные классы задач.

Рожденный в 60 −е годы в Америке, Бейсик был задуман как простой язык для быстрого освоения. Бейсик стал фактическим стандартом для МикроЭВМ именно благодаря своей простоте как в освоении так и в реализации.

Кроме того, недостаток выразительных средств привел к появлению огромного количества диалектов языка, не совместимых между собой.

Современные, специализированные версии Бейсика (такие как Visual Basic) несмотря на приобретенную «структурность» обладают все теми же недостатками, прежде всего − небрежностью по отношению к типам и описаниям. Пригоден для использования на начальном этапе обучения, как средство автоматизации (в случаях когда он встроен в соответствующие системы) либо как средство для быстрого создания приложений.[2]

Разработанный известным теоретиком Н.Виртом на основе идей Алгола −68, Паскаль предназначался прежде всего для обучения программированию.

Построенный по принципу «необходимо и достаточно», он располагает строгим контролем типов, конструкциями для описания произвольных структур данных, небольшим, но достаточным набором операторов структурного программирования. К сожалению, обратной стороной простоты и строгости является громоздкость описаний конструкций языка.

Наиболее известная реализация − Turbo/Borland Pascal − несмотря на отличия от стандарта Паскаля, представляет из себя среду и набор библиотек, сделавшие из учебного языка промышленную систему для разработки программ в среде MS −DOS.[3]

Ярчайший представитель языков низкого уровня Assembler, набор понятий которого основан на аппаратной реализации. Это средство автоматизации для программирования непосредственно в кодах процессора. Машинные команды описываются в виде мнемонических операций, что позволяет добиться достаточно высокой модифицируемости кода.

Поскольку набор команд на разных процессорах различен, то и о совместимости говорить не приходится. Использование ассемблера целесообразно в случаях, когда необходимо напрямую взаимодействовать с оборудованием, либо получить большую эффективность для некоторой части программы за счет более высокого контроля над генерацией кода.

[4]

быстрое создание приложений (Rapid Application Developing, RAD). Подобные средства позволяют в кратчайшие сроки создать рабочую программу из готовых компонентов, не растрачивая массу усилий на мелочи.

Особое место в таких системах занимают возможности работы с базами данных.[5]

Как яркий пример специализации, язык Java появился в ответ на потребность в идеально переносимом языке, программы на котором эффективно исполняются на стороне клиента WWW. В ввиду специфики окружения, Java может быть хорошим выбором для системы, построенной на Internet/Intranet технологии.[6]

В основе языка C − требования системного программиста: полный и эффективный доступ ко всем ресурсам компьютера, средства программирования высокого уровня, переносимость программ между различными платформами и операционными системами.

С++, сохраняя совместимость с C, вносит возможности объектно−ориентированного программирования, выражая идею класса (объекта) как определяемого пользователем типа. Благодаря перечисленным качествам, C/C++ занял позицию универсального языка для любых задач.

Но его применение может стать неэффективным там, где требуется получить готовый к употреблению результат в кратчайшие сроки, либо там, где невыгодным становится сам процедурный подход.[7]

Для реализации проекта построения нейросетевой модели для прогнозирования временных рядов финансовых данных на базе многослой­ного персептрона, обученного по алгоритму обратного распространения ошибки (а также формализации полной схемы применения данной модели для анализа и прогнозирования временных рядов на примере котировок ак­ций российских эмитентов на ММВБ) выбрана среда разработки С++ Builder 2010, так как она сочетает в себе функциональность и хорошую скорость работы программ сделанных на С++, а также позволяют в кратчайшие сроки создать рабочую программу из готовых компонентов, не растрачивая массу усилий на мелочи.

Меняется аппаратура и операционные системы. Возникают новые задачи из самых различных предметных областей. Уходят в прошлое и появляются новые языки. Но остаются люди − те, кто пишет и те, для кого пишут новые программы и чьи требования к качеству остаются теми же вне зависимости от этих изменений.

ССЫЛКИ НА ИСТОЧНИКИ

1. Джаррод Холингворт, Боб Сворт, Марк Кэшмэн, Поль Густавсон Borland C++ Builder 6. Руководство разработчика = Borland C++ Builder 6 Developer’s Guide. — М.: «Вильямс», 2004. — С. 976.
2. Вик Курилович Visual Basic. − Издательство «Солон-Пресс», 2006 г., −С. 384.
3. Андреева Т. А. Программирование на языке Pascal. − Издательство: Интернет-университет информационных технологий, Бином. Лаборатория знаний, 2006 г. − С. 240.
4. Пильщиков В. Н. Assembler. Программирование на языке ассемблера IBM. − PCИздательство: Диалог-МИФИ, 2005 г. − С. 288.
5. Желонкин А. Основы программирования в интегрированной среде DELPHI. − Издательство: Бином. Лаборатория знаний, 2004 г. − С. 240.
6. Джошуа Блох Java. Эффективное программирование Effective Java. Programming Language Guide − Серия: Java Издательство: Лори, 2002 г. − С. 224.
7. Лафоре Р. Объектно-ориентированное программирование в С++ Object-Oriented Programming in C++ − Издательство: Питер, 2011 г.

Источник: https://e-koncept.ru/2015/95588.htm

Первая программа

68902

Понятие системного программирования

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Например с точки зрения программиста который занимается ядром операционной системы человек создающий компилятор является пользователем системы т. Примеров таких систем можно привести множество: операционная система офисное программное обеспечение системы проектирования и т.

Русский

2014-09-27

56 KB

25 чел.

Лекция 1

Понятие системного программирования

Понятие «Системное программирование» существует со времен появления компьютерной техники.

И с самого его появления считалось, что «Системщик» – это программист, который работает на самом «нижнем» уровне программного обеспечения и пишет программы на машинном языке (команды процессора или язык Ассемблер). Это содержание сохранилось и сегодня. Однако, оно расширилось и включило в себя новые области.

Этот же человек будет, вероятно, рассматриваться как системный программист тем лицом, которое занимается написанием подпрограмм отыскания минимума функции.

Вместе с тем, человек, который будет использовать программу минимизации, может считать всех трех вышеупомянутых программистов системными программистами.

Основываясь на этом примере, можно увидеть обширность применения понятия «Системное программирование». Но такая неопределенность не может послужить основой для построения курса. Поэтому, мы выберем некоторую область и попытаемся обосновать этот выбор.

Примеров таких систем можно привести множество: операционная система, офисное программное обеспечение, системы проектирования и т.п. Можно сказать, что любой современный пакет, который продается сегодня на рынке, представляет собой сложную программную систему.

Системное программирование для персональных компьютеров

Системное программирование – это прежде всего, программирование для какой-то аппаратной системы. Наиболее распространенными системами на сегодняшний день (с точки зрения обучения и повседневного использования) являются персональные компьютеры.

Персональный компьютер – это аппаратно-программная система, которая состоит из аппаратной части (процессор память, контроллеры, и т.п.

) – hardware — и, как минимум, операционной системы (ОС) – программы (или совокупности программ), которая загружается при включении компьютера и управляет как оборудованием так и исполняемыми прикладными программами — software.

Рис.1 Пример программы, содержащей команды операционной системы и команды процессора

В настоящий момент трудно представить персональный компьютер без операционной системы и прикладную программу, не использующую функции операционной системы, а содержащую только команды процессора. Таким образом, если говорить о системном программировании для персонального компьютера, необходимо рассматривать его как неразрывное сочетание ОС и аппаратуры.

Наиболее распространенной ОС для персональных компьютеров в настоящее время является ОС Windows. Однако, несмотря на то, что это ОС для ПК, она содержит в себе большинство особенностей, характерных для современных программных систем, например, многозадачность, сетевую поддержку. Именно на примере программирования для Win32 и построен настоящий курс.

Следует также сказать несколько слов о языке, который выбран в качестве демонстрации излагаемого материала. По большому счету, все, о чем будет говориться в курсе, можно исполнить на любом языке программирования (Delphi, C++, Assembler). Однако, мы выберем для показа примеров язык С++ по трем причинам.

Во-первых, язык С общепризнанно считается языком системного программирования и является наиболее близким к аппаратуре из языков высокого уровня. Во-вторых, большинство документации по системному программированию (включая наиболее полную документацию — MSDN) написано с его использованием.

И, наконец, среда Microsoft Visual C++ (которая лежит в основе практической части курса) и ОС Windows разработаны одной фирмой (Microsoft) и имеют очень хорошую интеграцию.

Краткая характеристика ОС Windows

Каждый пользователь ПК может самостоятельно дать характеристику этой широко распространенной операционной системе. Постараемся выделить самые значительные ее стороны.

Все элементы, которые пользователь видит на экране (окна, кнопки, полосы скроллинга), поддерживаются на уровне ОС.

В ее состав входит множество библиотек, которые содержат функции по управлению этими элементами, что позволяет прикладному программисту не отвлекаться на создание интерфейса программы и стандартизует внешний вид приложений.

2. Многозадачность.

Windows поддерживает многозадачность (параллельное исполнение программ) на уровнях процессов (программ) и потоков (внутри программный параллелизм), обеспечение которых происходит с участием аппаратного уровня.

ОС содержит большое количество функций, обеспечивающих управление параллельно исполняемыми программами, синхронизацию, разделение адресного пространства памяти между приложениями и т.п.

3. Аппаратно-независимое программирование.

Использование в прикладной программе функций операционной системы обеспечивает возможность для программиста не заботиться о совместимости программы с аппаратурой (видео- и аудио- карты, принтер, винчестер).

ОС сама (с помощью драйверов, устанавливаемых внутри) выполняет согласование ввода-вывода. Таким образом, программа, созданная на одной конфигурации будет работать на другой.

4. События и механизм сообщений. Очень важной особенностью современного программирования является то, что в большинстве случаев программа начинает работать только при совершении какого либо события в системе (запуск программы, необходимость перерисовки окна приложения, сигнал от таймера и т.п.).

Более того, ОС не прямо вызывает некоторую процедуру программы для отработки реакции на какое-нибудь событие, а посылает соответствующее сообщение в программу, а программа сама решает, что ей делать в ответ на получение сообщения.

5. Оконная среда. В девяноста процентах случаев каждой программе соответствует одно или несколько окон, которые имеют стандартный вид и содержат обязательные элементы (например, иконку, строку заголовка, схожее меню, кнопки закрытия, минимизации и максимизации). Стандартизация окон помогает при освоении новых приложений.

Интерфейс программ API(Application Programming Interface)

Вышеупомянутые функции операционной системы составляют библиотеку, размещаемую в файлах формата DLL в каталоге WINDOWSSYSTEM. Данная библиотека называется библиотекой интерфейса программ (API).

Например, графический API (получивший название графического интерфейса пользователя — GUI), API сообщений, крипто API и др.

В заключении лекции рассмотрим первую программу, написанную для Win32.

Для тех, кто знаком с языком С, внешний вид первой программы не будет чем-то удивительным. Он очень похож на обычную программу, начинающуюся со стандартной функции main(). Отличие будет только в названии главной функции и ее параметрах:

WinMain(HINSTANCE hInstance,  HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int  nCmdShow)

{// текст программы

  MessageBox(NULL,» Hello»,»Hello»,MB_OK);

return 0;

}

Параметры функции следующие:

hPrevInstance — описатель приложения, которое запустило данную программу;

lpCmdLine  — указатель на командную строку;

nCmdShow  — режим запуска приложения (например, определяет будет ли приложение свернуто после запуска).

Данная программа содержит одну лишь функцию — MessageBox, однако, в результате ее выполнения на экране появится окно, содержащее все необходимые атрибуты окна WINDOWS: рамку, строку заголовка, кнопку закрытия. Кроме того, внутри окна будет надпись, кнопка OK, и это окно можно будет передвигать по экрану.

Однако, все перечисленные свойства оконного приложения реализуются внутри функции MessageBox, и, более того, вы ничего не можете изменить в окне во время выполнения. Для того, чтобы ваша программа могла сама сделать все эти «вещи» и получить контроль над выполнением, необходимо написать довольно большую программу, рассмотрению которой будет посвящена следующая лекция.

Источник: http://5fan.ru/wievjob.php?id=68902