Высокоуровневые методы программирования и информатики

Введение

Небывалый прогресс в сфере компьютерной техники послужил толчком к разработке множества разнообразных символьных систем, позволяющих реализовать алгоритмы, которые стали называть языками программирования. Под языком программирования или алгоритмическим языком понимается совокупность символов (алфавит языка), перечень правил создания из этого символьного набора структур, с помощью которых можно реализовать различные компоненты алгоритма (языковый синтаксис), и совокупность правил, объясняющих данные конструкции и позволяющих осуществить воспроизводство в однозначном истолковании процессы обработки информационных данных (семантика языка). Или в более простой форме, язык программирования служит для сохранения и трансляции упорядоченных, располагающихся поочерёдно правил или алгоритмов.

Каждый конкретный компьютер способен выполнять программные приложения, написанные в формате специальных машинных команд, которые понятны данному компьютеру. Существует примерно одинаковое число разных машинных языков и разработанных компьютерных типов.

Безусловно, можно составлять программы непосредственно на машинных языках, но это будет очень сложный и утомительный процесс. Тем не менее, на заре электронных вычислительных машин, то есть в пятидесятые годы двадцатого века, не существовало никаких иных языков программирования, кроме машинных кодов. Позднее, чтобы облегчить работу программистов, были разработаны высокоуровневые языки, то есть языки, отличающиеся от машинных. Они должны были превратиться в некий мост, соединяющий программиста и компьютерный, то есть машинный, язык.

Высокоуровневые языки фактически работают при посредстве специальных программ трансляторов, получающих программу, а на выходе выдающих понятный компьютеру набор команд на машинном языке. Программы трансляции делятся на следующие типы:

1. Программы, которые являются интерпретаторами. Такие программы получают и выполняют анализ одной команды на языке высокого уровня и затем реализуют её в машинных кодах.
2. Программы, которые являются компиляторами. Такие программы считывают сразу весь текст исходной программы и выполняют его преобразование в программу в машинных кодах, которая далее может выполняться уже без присутствия исходной программы.

История появления языков программирования показана на следующем рисунке:

Рисунок 1. Высокоуровневые методы информатики и программирования. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Высокоуровневые методы информатики и программирования

Довольно долгое время программное обеспечение реализовывалось на основе операционных и процедурных языков, таких как, Фортран, Бейсик, Паскаль, Ада, Си. Но по мере технического прогресса в области языков программирования возникли и абсолютно новые методы проектирования программных приложений. Существуют разные классификации языков программирования по различным признакам. Наиболее распространёнными могут считаться следующие классификации:

1. Высокоуровневые языки программирования типа Бейсик и Паскаль, и низкоуровневые языки, такие как Ассемблер.
2. Языки программирования, обладающие строгой типизацией, к примеру, это Паскаль, и языки, не имеющие строгой типизации, например тот же Бейсик.
3. Языки, которые поддерживают объектно-ориентированные методы программирования, например Си++, и языки, которые его не поддерживают.

Есть и иные методы классификации программных языков, где существует подразделение на следующие типы:

1. Языки машинно-ориентированные, которые подразделяются на:

   • машинные коды.
   • языки, основанные на символическом кодировании.
   • макросы.
   • автокоды.

2. Языки, являющиеся машинно-независимыми:

   • языки, которые являются проблемно ориентированными.
   • языки, которые обладают универсальной ориентацией.
   • языки, обладающие диалоговым типом.
   • языки, которые не предполагают использование процедур.

Макросы

Главной функцией макроса является уменьшение размера исходного текста программного приложения. Компонент программного обеспечения, который реализует исполнение макросов, называется макропроцессором. На макропроцессор поступают макро задающий и текст, подлежащий преобразованию. Макропроцессор осуществляет обработку начальных текстовых данных, и на выходе пользователь получает модифицированный текст. Макросы могут подвергать обработке и программы, и просто информацию.

Проблемно-ориентированные языки

Машинно-независимые языки являются средством, описывающим алгоритмы разрешения определённых задач, а также информацию, подлежащую обработке. Данные языки являются очень удобным инструментом для очень многих пользователей, которые при этом не обладают обширным набором знаний в области архитектурных особенностей и законов функционирования персональных компьютеров. Данный тип языков именуется языками программирования высокого уровня. Программные продукты, выполненные при помощи языков программирования данного типа, представляют собой последовательный набор операторов, структурированных согласно правилам применяемого языка. Операторы языка программирования предоставляют описание действий, подлежащих исполнению компьютерной системой по завершении преобразования (трансляции) программы в машинные коды.

Следовательно, командные последовательности (операции, процедуры, программные комплексы), которые постоянно применяются в программах в машинных кодах, отображаются в высокоуровневых языках в формате отдельных операторов. Это позволяет программисту не расписывать вычислительный процесс до уровня машинных кодов, а сосредоточить главное внимание на реализации основных функций алгоритма.

С расширением области применения компьютерных устройств и средств вычислительной техники, возникла необходимость формализовать постановку и решение новых наборов задач. Стало необходимым разработать такие языки программирования, которые смогли бы отображать требуемые алгоритмы разрешения поставленной задачи, используя общепринятые в выбранной области термины и набор обозначений.