Машинные языки программирования низкого уровня. Уровни программирования. Машинный код и языки низкого уровня

Конструкция языков программирования

Назначение языков программирования

Языки программирования

Языки программирования предназначены для связи человека с микропроцессорной системой. Эта связь заключается в передаче от человека в систему набор команд (инструкций), которые необходимо выполнить. Упорядоченный набор таких команд называется программа .

Т.о. языки программирования предназначены для написания компьютерных программ, содержащих инструкции по выполнению определённого процесса и организации управления какими-либо устройствами.

Языки программирования рассчитаны на использование ASCII , т. е. доступность всех графических символов ASCII является необходимым и достаточным условием для записи любых конструкций языка.

Программу на языке записывают в текстовом редакторе. Т.к. процессор понимает только цифровой двоичный код, написанные команды преобразуются в машинный код с помощью программы – переводчика, называемого транслятор. Различают два вида трансляторов:

1) интерпретаторы – обрабатывают текст непосредственно во время написания программы, т.е. каждую строку по отдельности;

2) компиляторы – преобразуют весь текст программы одновременно.

Работа программы состоит в обработке данных – констант и переменных . Действия над константами и переменными определяют операторы. Оператор являетсяинструкцией языка.

Программа представляет собой последовательность операторов, записанных друг за другом. По своей структуре программы могут быть линейными, циклическими и ветвящимися.

Различают уровни (по отношению к естественному, человеческому) языков программирования:

Низкого уровня – машинные языки;

Языки ассемблера – близки к машинному;

Языки высокого уровня – приближены к человеку.

Пользование машинным языком , единственно понятным микропроцессору, вызывает трудности, связанные с необходимостью записи громоздких, трудно запоминаемых двоичных кодовых комбина­ций, со слож­ностью поиска ошибок в составленной программе, представляющую собой последовательность цифровых кодов, с трудностью внесения изменений в составленную программу.

Наряду с указанными недостатками язык кодовых комбинаций имеет и достоинства. Программа на этом языке оказывается наиболее эффективной, она занимает минимальный объем памяти и быстрее ис­полняется.

Пример: Для представления машинного языка используем DOS программу DEBUG - специальная программа, входящая в состав утилит MS-DOS, для ввода и пошагового выполнения программ, написанных на машинном языке или с помощью команд ассемблера (рис. 3.16).

Рисунок 3.16 – Просмотр содержимого ячеек памяти в окне программы DEBUG

Понятие языков программирования

Компьютер воспринимает только программы, представленные на машинном языке (в машинном коде). Самому написать программу в машинном коде весьма сложно, причем эта сложность резко возрастает с увеличением размера программы и трудоемкости решения нужной задачи. Условно можно считать, что машинный код приемлем, если размер программы не превышает нескольких десят­ков байтов и нет потребности в операциях ручного ввода/вывода данных.

Поэтому сегодня практически все программы создаются с помощью языков про­граммирования. Теоретически программу можно написать и средствами обычного че­ловеческого (естественного) языка – это называется программированием на метаязы­ке (подобный подход обычно используется на этапе составления алгоритма), но авто­матически перевести такую программу в машинный код пока невозможно из-за высо­кой неоднозначности естественного языка.

Языки программирования – искусственные языки. От естественных они отли­чаются ограниченным числом «слов», значения которых понятны транслятору, и очень строгими правилами записи команд (операторов). Совокупность подобных требований образует синтаксис языка программирования, а смысл каждой команды и других кон­струкций языка – его семантику. Нарушение формы записи программы приводит к тому, что транслятор не может понять назначение оператора и выдает сообщение о синтаксической ошибке. Правильное написание команд языка, не отвечающее алгорит­му, приводит к семантическим ошибкам (называемым еще логическими ошибками или ошибками времени выполнения).

Процесс поиска ошибок в программе называется тестированием, процесс уст­ранения ошибок – отладкой.

Уровни языков программирования

Процессоры разных типов имеют разные наборы команд. Если язык программи­рования ориентирован на конкретный тип процессора и учитывает его особенности, то он называется языком программирования низкого уровня. В данном случае «низкий уровень» не значит «плохой». Имеется в виду, что операторы языка близки к машин­ному коду и ориентированы на конкретные команды процессора.

Языком самого низкого уровня является язык ассемблера , который просто пред­ставляет каждую команду машинного кода, но не в виде чисел, а с помощью условных символь­ных обозначений, называемых мнемониками. Однозначное преобразование одной машинной инструкции в одну команду ассемблера называется транслитерацией. Так как наборы инструкций для разных моделей процессоров отличаются, конкретной компьютерной архитектуре соответствует свой язык ассемблера, и написанная на нем программа может быть использована только в этой среде.

С одной стороны, с помощью языков низкого уровня создаются очень эффективные и компактные программы, так как разработчик получает доступ ко всем возможностям процессора. С другой стороны, при этом требуется очень хорошо понимать устройство компьютера, затрудняется отладка больших приложений, а результирующая программа не может быть перенесена на компьютер с другим типом процессора.

Подобные языки обычно применяют для написания небольших системных при­ложений, драйверов устройств, модулей стыковки с нестандартным оборудованием, ко­гда важнейшими требованиями становятся компактность, быстродействие и возмож­ность прямого доступа к аппаратным ресурсам. В некоторых областях, например, в

машинной графике, на языке ассемблера пишутся библиотеки, эффективно реализую­щие алгоритмы обработки изображений, требующие интенсивных вычислений.

значительно ближе и понятнее чело­веку, нежели компьютеру. Особенности конкретных компьютерных архитектур в них не учитываются, поэтому создаваемые программы на уровне исходных текстов легко переносимы на другие платформы, для которых создан транслятор этого языка. Разра­батывать программы на языках высокого уровня с помощью понятных и мощных ко­манд значительно проще, а ошибок при создании программ допускается гораздо мень­ше.

Поколения языков программирования

Языки программирования принято делить на пять поколений.

В первое поколе­ние входят языки, созданные в начале 1950-х годов, когда первые компьютеры только появились на свет. Это был первый язык ассемблера, созданный по принципу «одна ин­струкция – одна строка».

Расцвет второго поколения языков программирования пришелся на конец 1950-х – начало 1960-х годов. Тогда был разработан символический ассемблер, в котором появилось понятие переменной. Он стал первым полноценным языком программирования. Благодаря его возникновению заметно возросли скорость разработки и надежность программ.

Появление третьего поколения языков программирования принято относить к 60-м годам. В это время родились универсальные языки высокого уровня, с их помо­щью удается решать задачи из любых областей. Такие качества новых языков, как от­носительная простота, независимость от конкретного компьютера и возможность ис­пользования мощных синтаксических конструкций, позволили резко повысить произ­водительность труда программистов. Понятная большинству пользователей структура этих языков привлекла к написанию небольших программ (как правило, инженерного или экономического характера) значительное число специалистов из некомпьютерных областей. Подавляющее большинство языков этого поколения успешно применяется и сегодня.

С начала 1970-х годов по настоящее время продолжается период языков четверто­го поколения.

Эти языки предназначены для реализации крупных проектов, повышения их надежности и скорости создания. Они обычно ориентированы на специализированные области применения, где хороших результатов можно добиться, используя не универсальные, а проблемно-ориентированные языки, оперирующие конкретными понятиями узкой предметной об­ласти. Как правило, в эти языки встраиваются мощные операторы, позволяющие одной строкой описать такую функциональность, для реализации которой на языках младших поколений потребовались бы тысячи строк исходного кода.

Рождение языков пятого поколения произошло в середине 1990-х годов. К ним от­носятся также системы автоматического создания прикладных программ с помощью визуальных средств разработки, без знания программирования. Главная идея, которая закладывается в эти языки, – возможность автоматического формирования результи­рующего текста на универсальных языках программирования (который потом требует­ся откомпилировать). Инструкции же вводятся в компьютер в максимально наглядном виде с помощью методов, наиболее удобных для человека, не знакомого с программи­рованием.

Языки программирования высокого уровня

Fortran (Фортран). Это первый компилируемый язык, созданный Джимом Бэ-кусом в 1950-е годы. Программисты, разрабатывавшие программы исключительно на ас­семблере, выражали серьезное сомнение в возможности появления высокопроизводи­

тельного языка высокого уровня, поэтому основным критерием при разработке компи­ляторов Фортрана являлась эффективность исполняемого кода.

Хотя в Фортране впервые был реализован ряд важнейших понятий программи­рования, удобство создания программ было принесено в жертву возможности получе­ния эффективного машинного кода. Однако для этого языка было создано огромное ко­личество библиотек, начиная от статистических комплексов и кончая пакетами управ­ления спутниками. Поэтому Фортран продолжает активно использоваться во многих организациях, а сейчас ведутся работы над очередным стандартом Фортрана F2k. Име­ется стандартная версия Фортрана – HPF (High Performance Fortran) для параллельных суперкомпьютеров со множеством процессоров.

Cobol (Кобол). Это компилируемый язык для решения бизнес-задач в экономи­ческой области, разработанный в начале 1960-х годов. Он отличается большой «много-словностно» – его операторы иногда выглядят как обычные английские фразы. В Ко­боле были реализованы очень мощные средства работы с большими объемами данных, хранящимися на различных внешних носителях. На этом языке создано очень много приложений, которые активно эксплуатируются и сегодня.

Algol (Алгол). Компилируемый язык, созданный в 1960 году. Он был призван заменить Фортран, но из-за более сложной структуры не получил широкого распро­странения. В 1968 году была создана версия Алгол 68, по своим возможностям и сего­дня опережающая многие языки программирования, однако из-за отсутствия достаточ­но эффективных компьютеров для нее не удалось своевременно создать хорошие ком­пиляторы.

Pascal (Паскаль). Язык Паскаль, созданный в конце 1970-х годов основоположни­ком множества идей современного программирования Никлаусом Виртом, во многом напоминает Алгол, но в нем ужесточен ряд требований к структуре программы и име­ются возможности, позволяющие успешно применять его при создании крупных про­ектов.

Basic (Бейсик). Для этого языка имеются и компиляторы, и интерпретаторы, а по популярности он занимает первое место в мире. Он создавался в 1960-х годах в каче­стве учебного языка и очень прост в изучении.

С (Си). Данный язык был создан в лаборатории Bell и первоначально не рас­сматривался как массовый. Он планировался для замены ассемблера, чтобы иметь воз­можность создавать столь же эффективные и компактные программы и в то же время не зависеть от конкретного типа процессора.

Си во многом похож на Паскаль и имеет дополнительные средства для прямой работы с памятью (указатели). На этом языке в 1970-е годы написано множество при­кладных и системных программ и ряд известных операционных систем (Unix).

C++ (Си++). Си++ – это объектно-ориентированное расширение языка Си, соз­данное Бьярном Страуструпом в 1980 году. Множество новых мощных возможностей, позволивших резко повысить производительность программистов, наложилось на унаследованную от языка Си определенную низкоуровневость, в результате чего соз­дание сложных и надежных программ потребовало от разработчиков высокого уровня профессиональной подготовки.

Java (Джава, Ява). Этот язык был создан компанией Sun в начале 1990-х годов на основе Си++. Он призван упростить разработку приложений на основе Си++ путем ис­ключения из него всех низкоуровневых возможностей. Но главная особенность этого языка – компиляция не в машинный код, а в платформно-независимый байт-код (каж­дая команда занимает один байт). Этот байт-код может выполняться с помощью интер­претатора – виртуальной Java-машины JVM (Java Virtual Machine), версии которой созданы сегодня для любых платформ.

Благодаря наличию множества Java-машин программы на Java можно перено­сить не только на уровне исходных текстов, но и на уровне двоичного байт-кода, по­этому по популярности язык Ява сегодня занимает второе место в мире после Бейсика.

Особое внимание в развитии этого языка уделяется двум направлениям: под­держке всевозможных мобильных устройств и микрокомпьютеров, встраиваемых в бы­товую технику (технология Jini), а также созданию платформно-независимых про­граммных модулей, способных работать на серверах в глобальных и локальных сетях с различными операционными системами (технология Java Beans). Пока основной недос­таток этого языка – невысокое быстродействие.

«Жил-был принц, он хотел взять себе в жены принцессу. Вот он и объехал весь свет... Да повсюду было что-то не то: принцесс было полно, а вот настоящие ли они, этого он никак не мог распознать до конца, всегда с ними было что-то не в порядке»

Г. Х. Андерсен. Принцесса на горошине

Пытаясь найти опытного разработчика, сталкиваешься с похожей проблемой. На объявление о вакансии много откликов. Как определить соответствие кандидата необходимому уровню профессионализма? Специальность программиста считается перспективной. Количество соискателей с двухмесячными курсами за плечами больше, чем фальшивых принцесс в период феодальной раздробленности.

Практика предварительной беседы с соискателями не подошла из-за временных затрат. Этап первичного отбора передали специалисту кадровой службы. Сначала соискатель проходит анкетирование, самостоятельно оценивая компетентность в областях программирования по 5-балльной шкале. Указывает срок использования технологии, заполняет таблицу «Выполненные проекты». Полученные сведения дают общее представление об опыте соискателя и профессиональном кругозоре. Начинающим разработчикам свойственно завышать оценку. К примеру, кандидат считает уровень знания Рython на 4, «готов решить любую задачу», а опыт использования языка указывает 2 недели.

Компетентность соискателя оценивается на практике. Кандидат выполняет тестовое задание. На основании анализа определяется уровень.

Первый фактор оценки - время выполнения

На идентичное задание Junior-разработчику понадобится неделя. Senior выполнит тест за несколько часов. Показательна и оценка срока выполнения тестового задания от соискателя. Разработчик уровня «Junior» смотрит на поставленную задачу чересчур оптимистично, недооценивает сложность. И из-за нехватки опыта не укладывается в сроки. Специалист уровня «Middle» склонен пессимистично смотреть на задачу. Сказывается опыт в качестве Junior-разработчика. Чрезмерно увеличивает прогнозируемый срок реализации. Senior-разработчик реалистичен. Закладывает риски разумно без лишнего завышения сроков.

Второй момент - качество кода

Несколько лет для оценки соискатели писали простую браузерную игру «Крестики-нолики». В зависимости от вакансии рекомендовалось использовать определенный язык или технологию. Если планировалось значительное расширение штата, у кандидатов была свобода выбора инструментария.

Сейчас у нас десятки вариантов выполнения проверочного задания. Тестировщики EDISON выбрали 3 фрагмента кода (обработка запроса веб-приложения), написанные на PHP разработчиками разного уровня, и добавили комментарии.

Начнем с примера так называемого «говнокода».

$user = userRequestWithPassword($_COOKIE ["login" ], $_COOKIE ["password" ]);

Хранение логина и пароля пользователя в куках. Явная ошибка безопасности. Куки передаются от браузера к серверу при запросе (открытии/обновлении страницы). Потенциальная возможность перехвата.

if ($user != null ) { if (isset ($_POST ["submitEdit" ])) {

Определение действий сайта на основе параметра POST-запроса последовательными условными блоками. Код усложняется, становясь громоздким и нечитаемым. Для облегчения реализации задачи опытные программисты придумали маршрутизацию и паттерны, например MVC.

$deal = dealRequest($_GET ["dealId" ]); $connect = mysqli_connect (BAZA_SERVER, BAZA_USER, BAZA_PASSWORD, BAZA_MYSQL); $name = mysqli_real_escape_string($connect , $_POST ["name" ]); $date = mysqli_real_escape_string($connect, $_POST ["date" ]); $insured = mysqli_real_escape_string($connect, $_POST ["insured" ]); $obligor = mysqli_real_escape_string($connect, $_POST ["obligor" ]); $countryObligor = mysqli_real_escape_string($connect, $_POST ["countryObligor" ]); $amount = mysqli_real_escape_string($connect, $_POST ["amount" ]); $currency = mysqli_real_escape_string($connect, $_POST ["currency" ]); $percent = mysqli_real_escape_string($connect, $_POST ["percent" ]); $tenor = mysqli_real_escape_string($connect, $_POST ["tenor" ]); $type = mysqli_real_escape_string($connect, $_POST ["type" ]); $responseDate = mysqli_real_escape_string($connect, $_POST ["responseDate" ]); $person = mysqli_real_escape_string($connect, $_POST ["person" ]);

Громоздкий код для элементарных операций. Опытный программист напишет блок в одну строку.

if (!empty ($_FILES ["upload" ]["name" ])) { $path_directory = "documents/" ; $filename = $_FILES ["upload" ]["name" ]; if (preg_match ("/[.](doc)|(docx)|(pdf)|(xls)|(jpg)$/" , $_FILES ["upload" ]["name" ])) { $source = $_FILES ["upload" ]["tmp_name" ]; $target = $path_directory . $filename ; $fileName = $moved = move_uploaded_file ($source , $target ); } } else { $filename = $deal ["documents" ]; } $query = "update Deals set name=" $name ", date=" $date ", nameOfTheInsured=" $insured ", nameOfTheObligor=" $obligor ", countryOfTheObligor=" $countryObligor ", amount=" $amount ", currencyOfTheDeal=" $currency ", percentToBeInsured=" $percent ", tenorOfTheExposure=" $tenor ", typeOfTheDeal=" $type ", targetResponseDate=" $responseDate ", nameOfTheContactPerson=" $person ", documents=" $filename " where id="" .$_GET ["dealId" ].""" ;

Подстановка параметра GET-запроса (строки, приходящей от пользователя при открытии страницы в браузере) прямо в SQL-запрос (обращение к базе данных). Потенциальная уязвимость в безопасности (SQL-инъекция).

Mysqli_query($connect , $query ); mysqli_close($connect ); header (.$_GET ["dealId" ]);

Хардкод URL"ов. Адрес страницы приложения может меняться. Для отсылки на новый адрес программисту придется искать и менять данные в коде вхождения старого URL.

else if (isset ($_POST ["addComment" ])) { $connect = mysqli_connect (BAZA_SERVER, BAZA_USER, BAZA_PASSWORD, BAZA_MYSQL);

Именование переменных на разных языках - частный случай использования транслита в коде. Распространенная ошибка начинающих говнокодеров.

$dealId = mysqli_real_escape_string($connect , $_GET ["dealId" ]); $userId = mysqli_real_escape_string($connect , $user ["id" ]); $comment = mysqli_real_escape_string($connect , $_POST ["comment" ]); $query = "insert into Comments (dealRefer, userRefer, comment) values(" $dealId "," $userId "," $comment ")" ; mysqli_query($connect , $query ); mysqli_close($connect ); header ("location: http://example.com/view.php?dealId=" .$_GET ["dealId" ]); }

Пример кода уровня «Junior».

if (isset ($_GET ["action" ]) && ($_GET ["action" ] == "online" ))

Определение действий, исходя из параметров GET-запроса последовательными условными блоками. Аналогично прошлому примеру.

{ $document = new Document(); $document -> SetLanguage ($cur_lang ); if ($starter = $db -> GetFByQuery ("SELECT u.login FROM games g LEFT JOIN users u ON g.starter=u.id WHERE g.`invited`= $uid " )) { echo " $starter " . $document -> Translate (17 ) . "
" . $document -> Translate (19 ) . "" ; }

«Echo» в коде является не лучшим решением для вывода текста или верстки в браузер. Усложняет процесс изменения внешнего вида сайта . Верстка должна находиться в отдельных файлах-шаблонах. По аналогии справедливо и для JS-, CSS-вставок. Обязательно разделение по разным файлам, желателен разброс по папкам.

else { $rows = $db -> GetByQuery ("SELECT id, login FROM users WHERE `lastping`>" . (time () - 30 ) . " AND `id`<> $uid " ); if (count ($rows )) foreach ($rows as $row ) { echo "$row\")">$row
" ; }

Захардкоденный обработчик события click. Аналогично предыдущему пункту. Весь JS нужно выносить в отдельные файлы.

else { echo $document -> Translate (11 ); } } } elseif (isset ($_GET ["action" ]) && ($_GET ["action" ] == "creategame" )) { ... } elseif (isset ($_GET ["action" ]) && ($_GET ["action" ] == "getfields" )) { ... } ...

Код Middle-разработчика прост для понимания и содержит комментарии для разбора сложных участков. Используется ORM (Object-relational mapping) взамен написания нативных запросов к базе. Значительно снижается риск SQL-инъекций. Применяется ООП и MVC.

public function actionStatistics () { // Получение из БД общего количества игр и количества игроков. $GamesNumber = tableGame::model () -> count (); $PlayersNumber = tableUser::model () -> count (); $GeneralStatistics = array ("GamesNumber" => $GamesNumber , "PlayersNumber" => $PlayersNumber ); $Player = new Player(); // Получение из БД списка игроков с самым высоким рейтингом. $dbModel = tableUser::model () -> findAllByAttributes (array ("Enable" => 1 ), array ("limit" => self::TOP_PLAYERS_LIST_SIZE , "order" => "Rating DESC" )); // Формирование массива сводной информации по лучшим игрокам. foreach ($dbModel as $PlayerData ) { if ($Player -> Load ($PlayerData -> ID )) { $PlayersList = clone $Player ; } } // Загрузка данных авторизованного игрока. $Player -> Load (Yii::app () -> user -> getId ()); // Вывод представления. $this -> render ("statistics" , array ("GeneralStatistics" => $GeneralStatistics , "PlayerData" => $Player , "PlayersList" => $PlayersList )); }

Различия между Middle- и Senior-разработчиком по фрагменту кода прослеживаются слабо и заключаются в выборе верных архитектурных решений.

Обобщенные критерии оценки сведены в таблицу. Список не ограничивается приведенными примерами.

Как развитие компьютерных технологий не стоит на месте, так и постоянно совершенствуются способы и а также языки программирования. Рассмотрим, какие языки существуют в современной компьютерной области и их классификацию.

Общие сведения

Список языков программирования настолько широк и многообразен, что полностью выкладывать его - задача практически невыполнимая. Среди всех языков можно выделить три основные подгруппы:

• машинные (языки программирования низкого уровня);
• машинно-ориентированные (ассемблеры);
• машинно-независимые (высокого уровня);

Среди разработчиков современного программного обеспечения наиболее популярны следующие основные языки программирования. Список приведён в порядке убывания популярности:

1. Java.
2. HTML.
3. Visual Basic.
4. Delphi.

Этот список языков программирования далеко не полный, однако это наиболее востребованные языки, знание которых могут потребовать у программиста при устройстве на работу. Все они являются языками программирования высокого уровня.

Основы программирования

Языки программирования низкого уровня - это такие языки, которые требуют учитывать тип и возможности процессора. Операторы и методы работы таких языков программирования достаточно близки к машинному коду, они требуют знания устройства памяти персонального компьютера и того, как процессор обращается к ней.

Сложно назвать различные языки программирования низкого уровня. Список все равно сведётся к одному главенствующему языку - ассемблеру. Поскольку он позволяет составлять коды программ в обозначениях близких машинному коду, то используется ассемблер исключительно при написании системного программного обеспечения, такого как операционные системы, драйверы устройств и при программировании управляющих кодов микросхем.

Минусом таких языков программирования является то, что программы на них пишутся для выполнения конкретных задач, на конкретном устройстве и их выполнение невозможно в случае переноса на другой процессор.

Разработка приложений

Список языков программирования для создания пользовательских приложений, а также для разработки и внедрения пользовательского программного обеспечения насчитывает тысячи позиций. Как понимаете, такое многообразие обусловлено тем, что конкретный язык подходит для решения определённых задач.

Несмотря на то что эти языки программирования определяют в отдельную группу, их выполнение происходит в машинном коде. Для выполнения готовой программы построчно и перевода её в используются специальные программы - интерпретаторы. Если перевод программного кода с одного языка на другой осуществляется без выполнения команд, то этим занимаются программы-компиляторы. В общем случае программы, предназначенные для перевода написанных программ из одного формального языка программирования в другой, называются трансляторами.

Рассмотрим подробнее языки программирования высокого уровня. Список составлять не будем, просто распишем несколько подробнее о каждом из наиболее популярных.

SQL

Специализированный язык программирования предназначен в первую очередь для работы с системами управления базами данных и их программирования. SQL переводится как "специализированный Поскольку в последние десятилетия рынок СУБД вырос многократно, популярность этого языка не становится сюрпризом.

Существуют различные мнения касательно будущего этого языка. Однозначно считается, что технология создания реляционных баз данных была на высоте, однако её время уходит. Необходимость развития в связи с возрастающими объёмами обрабатываемых данных приводит специалистов к мысли, что в будущем человечеству просто необходим переход от реляционных технологий к постреляционным, но с учетом сохранения совместимости с существующими банками данных.

Javascript

По праву занимает второе место среди языков программирования высокого уровня. Прост в освоении, удобен в работе. Повышенная по сравнению с прародителем приспособленность к программированию приводит к тому, что работают с этим языком миллионы человек по всему миру. Объектно-ориентированный язык основанный на С++, приспособлен к созданию программ и приложений, способных обрабатывать огромные потоки информации в специализированных средах и учитывать специфику среды внедрения готового

Технология Java - это основа, позволяющая в неограниченных количествах увеличивать инфраструктуру предприятий и компаний, способная связать воедино системы самого различного калибра, начиная от подключения к сети телефона по Wi-fi и заканчивая суперкомпьютерами.

XML

Потомок HTML, эта технология являет собой расширяемый язык разметки. Она приспособлена для интерпретирования документов. На нем проводятся сложнейшие преобразования и изменения документов. Язык XML используется для передачи и временного хранения данных при работе с различными реляционными базами через интернет.

XML уже достиг того уровня, когда может претендовать на роль основополагающей технологии для построения корпоративных сетей.

Программируем по-русски

Большинство популярных языков программирования используют лексику английского языка. Однако кроме них существуют также русские языки программирования. Список на русском невелик, а предметная область, в которой они используются, очень специализирована. Приведём некоторые примеры.

• 1С:Предприятие. Целая система, предназначенная для управления организацией во всех сферах деятельности. Нередко в объявлениях по поиску сотрудников можно встретить "Программист 1С".
• Глагол. Аналог англоязычного Pascal.
• Робик. Специализированный язык программирования, предназначенный для обучения детей основам программирования.
• Рапира. Язык с основанный на процедурах.

Как видите, список языков программирования настолько широк и разнообразен, что его невозможно охватить никакими классификациями и перечнями. Если вы решите заняться программированием на любительском или профессиональном уровне, то помните, что программист - творческая профессия, требующая не только знаний, но и фантазии, воображения, интуиции и даже немного удачи.

Разные типы процессоров имеют разные наборы команд. Если язык программирования ориентирован на конкретный тип процессора и учитывает его особенности, то он называется языком программирования низкого уровня. В данном случае «низкий уровень» не значит «плохой». Имеется в виду, что операторы языка близки к машинному коду и ориентированы на конкретные команды процессора. Языком самого низкого уровня является язык ассемблера, который просто представляет каждую команду машинного кода, но не в виде чисел, а с помощью символьных условных обозначений, называемых, мнемониками. Однозначное преобразование одной машинной инструкции в одну команду ассемблера называется транслитерацией. Так как наборы инструкций для каждого модели процессора отличаются, конкретной компьютерной архитектуре соответствует свой язык ассемблера, и написанная на нем программа может быть использована только в этой среде. С помощью языков низкого уровня создаются очень эффективные и компактные программы, так как разработчик получает доступ ко всем возможностям процессора. С другой стороны, при этом требуется очень хорошо понимать устройство компьютера, затрудняется отладка больших приложений, а результирующая программа не может быть перенесена на компьютер с другим типом процессора. Подобные языки обычно применяют для написания небольших системных приложений, драйверов устройств, модулей стыковки с нестандартным оборудованием, когда важнейшими требованиями становятся компактность, быстродействие и возможность прямого доступа к аппаратным ресурсам. В некоторых областях, например в машинной графике, на языке ассемблера пишутся библиотеки, эффективно реализующие требующие интенсивных вычислений алгоритмы обработки изображений. Языки программирования высокого уровня значительно ближе и понятнее человеку, нежели компьютеру. Особенности конкретных компьютерных архитектур в них не учитываются, поэтому создаваемые программы на уровне исходных текстов легко переносимы на другие платформы, для которых создан транслятор этого языка. Разрабатывать программы на языках высокого уровня с помощью понятных и мощных команд значительно проще, а ошибок при создании программ допускается гораздо меньше.

2. Поколения языков программирования

Языки программирования принято делить на пять поколений. В первое поколение входят языки, созданные в начале 50-х годов, когда первые компьютеры только появились на свет. Это был первый язык ассемблера, созданный по принципу «одна инструкция - одна строка».

Расцвет второго поколения языков программирования пришелся на конец 50-х - начало 60-х годов. Тогда был разработан символический ассемблер, в котором появилось понятие переменной. Он стал первым полноценным языком программирования. Благодаря его возникновению заметно возросли скорость разработки и надежность программ.

Появление третьего поколения языков программирования принято относить к 60-м годам. В это время родились универсальные языки высокого уровня, с их помощью удается решать задачи из любых областей. Такие качества новых языков, как относительная простота, независимость от конкретного компьютера и возможность использования мощных синтаксических конструкций, позволили резко повысить производительность труда программистов. Понятная большинству пользователей структура этих языков привлекла к написанию небольших программ (как правило, инженерного или экономического характера) значительное число специалистов из некомпьютерных областей. Подавляющее большинство языков этого поколения успешно применяется и сегодня.

С начала 70-х годов по настоящее время продолжается период языков четвертого поколения. Эти языки предназначены для реализации крупных проектов, повышения их надежности и скорости создания. Они обычно ориентированы на специализированные области применения, где хороших результатов можно добиться, используя не универсальные, а проблемно-ориентированные языки, оперирующие конкретными понятиями узкой предметной области. Как правило, в эти языки встраиваются мощные операторы, позволяющие одной строкой описать такую функциональность, для реализации которой на языках младших поколений потребовались бы тысячи строк исходного кода.

Рождение языков пятого поколения произошло в середине 90-х годов. К ним относятся также системы автоматического создания прикладных программ с помощью визуальных средств разработки, без знания программирования. Главная идея, которая закладывается в эти языки, - возможность автоматического формирования результирующего текста на универсальных языках программирования (который потом требуется откомпилировать). Инструкции же вводятся в компьютер в максимально наглядном виде с помощью методов, наиболее удобных для человека, не знакомого с программированием.

3. Обзор языков программирования высокого уровня

Fortran (Фортран). Это первый компилируемый язык, созданный Джимом Бэкусом в 50-е годы. Программисты, разрабатывавшие программы исключительно на ассемблере, выражали серьезное сомнение в возможности появления высокопроизводительного языка высокого уровня, поэтому основным критерием при разработке компиляторов Фортрана являлась эффективность исполняемого кода. Хотя в Фортране впервые был реализован ряд важнейших понятий программирования, удобство создания программ было принесено в жертву возможности получения эффективного машинного кода. Однако для этого языка было создано огромное количество библиотек, начиная от статистических комплексов и кончая пакетами управления спутниками, поэтому Фортран продолжает активно использоваться во многих организациях, а сейчас ведутся работы над очередным стандартом Фортрана F2k, который появится в 2000 году. Имеется стандартная версия Фортрана HPF(High Performance Fortran) для параллельных суперкомпьютеров со множеством процессоров.

Cobol (Кобол) . Это компилируемый язык для применения в экономической области и решения бизнес-задач, разработанный в начале 60-х годов. Он отличается большой «многословностью» - его операторы иногда выглядят как обычные английские фразы. В Коболе были реализованы очень мощные средства работы с большими объемами данных, хранящимися на различных внешних носителях. На этом языке создано очень много приложений, которые активно эксплуатируются и сегодня. Достаточно сказать, что наибольшую зарплату в США получают программисты на Коболе.

Algol (Алгол). Компилируемый язык, созданный в 1960 году. Он был призван заменить Фортран, но из-за более сложной структуры не получил широкого распространения. В1968 году была создана версия Алгол 68, по своим возможностям и сегодня опережающая многие языки программирования, однако из-за отсутствия достаточно эффективных компьютеров для нее не удалось своевременно создать хорошие компиляторы.

Pascal (Паскаль). Язык Паскаль, созданный в конце 70-х годов основоположником множества идей современного программирования Никлаусом Виртом, во многом напоминает Алгол, но в нем ужесточен ряд требований к структуре программы и имеются возможности, позволяющие успешно применять его при создании крупных проектов.

Basic (Бейсик). Для этого языка имеются и компиляторы, и интерпретаторы, а по популярности он занимает первое место в мире. Он создавался в 60-х годах в качестве учебного языка и очень прост в изучении.

С (Си). Данный язык был создан в лаборатории Bell и первоначально не рассматривался как массовый. Он планировался для замены ассемблера, чтобы иметь возможность создавать столь же эффективные и компактные программы, и в то же время не зависеть от конкретного типа процессора.

Си во многом похож на Паскаль и имеет дополнительные средства для прямой работы с памятью (указатели). На этом языке в 70-е годы написано множество прикладных и системных программ и ряд известных операционных систем (Unix).

C++ (Си++). Си++ - это объектно-ориентированное расширение языка Си, созданное Бьярном Страуструпом в 1980 году. Множество новых мощных возможностей, позволивших резко повысить производительность программистов, наложилось на унаследованную от языка Си определенную низкоуровневость, в результате чего создание сложных и надежных программ потребовало от разработчиков высокого уровня профессиональной подготовки.

Java (Джава, Ява). Этот язык был создан компанией Sun в начале 90-х годов на основе Си++. Он призван упростить разработку приложений на основе Си++ путем исключения из него всех низкоуровневых возможностей. Но главная особенность этого языка - компиляция не в машинный код, а в платформно-независимый байт-код (каждая команда занимает один байт). Этот байт-код может выполняться с помощью интерпретатора - виртуальной Java-машины JVM(Java Virtual Machine), версии которой созданы сегодня для любых платформ. Благодаря наличию множества Java-машин программы на Java можно переносить не только на уровне исходных текстов, но и на уровне двоичного байт-кода, поэтому по популярности язык Ява сегодня занимает второе место в мире после Бейсика.

Особое внимание в развитии этого языка уделяется двум направлениям: поддержке всевозможных мобильных устройств и микрокомпьютеров, встраиваемых в бытовую технику (технология Jini) и созданию платформно-независимых программных модулей, способных работать на серверах в глобальных и локальных сетях с различными операционными системами (технология Java Beans). Пока основной недостаток этого языка - невысокое быстродействие, так как язык Ява интерпретируемый.