Основні поняття предмета Мови програмування

Найбільше програмістам подобається в інтерпретатора можливість отримання швидкої відповіді. Тут немає необхідності в компілюванні, так як інтерпретатор завжди готовий для втручання у вашу програму. Введіть RUN і результат вашого самого останнього зміни виявляється на екрані.
Однак интерпретаторной мови мають недоліки. Необхідно, наприклад, мати копію інтерпретатора в пам'яті весь час, тоді як багато можливостей інтерпретатора, а отже і його можливості можуть не бути необхідними для виконання конкретної програми.
Слабо помітним недоліком інтерпретаторів є те, що вони мають тенденцію відбивати бажання до хорошого стилю програмування. Оскільки коментарі та інші формалiзуються, деталі займають значне місце програмної пам'яті, люди прагнуть ними не користуватися. Диявол менш лють, ніж програміст, який працює на интерпретаторной Бейсіку, який намагається отримати програму в 120К в пам'яті ємністю 60К. але найгірше те, що інтерпретатори тихохідні. Ними витрачається занадто багато часу на розгадування того, що робити, замість того щоб займатися дійсно справою.
При виконанні програмних операторів, інтерпретатор має спочатку сканувати кожен оператор з метою прочитання його вмісту (що ця людина просить мене зробити?), А потім виконати запитану операцію. Оператори в циклах скануються надмірно багато.
Розглянемо програму: на интерпретаторной Бейсік 10 FOR N = 1 TO 1000 20 PRINT N, SQR (N) 30
NEXT N при першому переході за цією програмою Бейсік-Інтерпретатор повинен розгадати що означає рядок 20:
1.преобразовать числову змінну N в рядок
2.послать рядок на екран
3.переместіть в наступну зону друку
4.вичісліть квадратний корінь з N
5.преобразовать результат в рядок
6.послать рядок на екран
При другому проході циклу все це розгадування повторюється знову, тому що абсолютно забуті всі результати вивчення цього рядка якусь мілісекунду тому. І так у всіх наступних 998 проходах. Цілком очевидно, що якщо вам вдалося якимось чином відокремити фазу сканування / розуміння від фази виконання ви мали б більш швидку програму. І це як раз те, для чого існують компілятори.
1.2. Компілятори
Компілятор-це транслятор тексту на машинну мову, який зчитує вихідний текст. Він оцінює його відповідно до синтаксичною конструкцією мови та перекладає на машинний мова. Іншими словами, компілятор не виконує програми, він їх будує. Інтерпретатори неможливо відокремити від програм, які ними проганяються, компілятори роблять свою справу і йдуть зі сцени. При роботі з компілюються мовою, такою як Турбо-Бейсік, ви прийдете до необхідності мислити про ваших програмах в ознаках двох головних фаз їх життя: періоду компілювання і періоду прогону. Більшість програм будуть прогоняться в чотири - десять разів швидше їх интерпретаторной еквівалентів. Якщо ви попрацюєте над поліпшенням, то зможете досягти 100-кратного підвищення швидкодії. Зворотний бік монети полягає в тому, що програми, які витрачають велику частину часу на метушню з файлами на дисках або очікування введення, не зможуть продемонструвати якесь вражаюче збільшення швидкості.
2.1. Машинно - орієнтовані мови
Машинно - орієнтовані мови - це мови, набори операторів і образотворчі засоби яких істотно залежать від особливостей ЕОМ (внутрішнього мови, структури пам'яті і т.д.). Машинно-орієнтовані мови дозволяють використовувати всі можливості та особливості Машинно - залежних мов:
- Висока якість створюваних програм (компактність і швидкість виконання);
- Можливість використання конкретних апаратних ресурсів;
- Передбачуваність об'єктного коду та замовлень пам'яті;
- Для складання ефективних програм необхідно знати систему команд і особливості функціонування даної ЕОМ;
- Трудомісткість процесу складання програм (особливо на машинних мовах і ЯСК), погано захищеного від появи помилок;
- Низька швидкість програмування;
- Неможливість безпосереднього використання програм, складених на цих мовах, на ЕОМ інших типів.
Машинно-орієнтовані мови за ступенем автоматичного програмування поділяються на класи.
2.1.1. Машинний мова
Як я вже згадував, у введенні, окремий комп'ютер має свій певний Машинний мова (далі МЯ), йому наказують виконання згаданих операцій над обумовленими ними операндами, тому МЯ є командним. Однак, деякі сімейства ЕОМ (наприклад, ЄС ЕОМ, IBM/370 / та ін) мають єдиний МЯ для ЕОМ різної потужності. У команді будь-якого з них повідомляється інформація про місцезнаходження операндів і типі виконуваної операції.
У нових моднлях ЕОМ намічається тенденція до підвищення внутрішніх мов машинно - апаратним шляхом реалізовувати більш складні команди, що наближаються за своїм функціональним дій до операторів алгоритмічних мов програмування.
2.1.2. Мови Символічного Кодування
Продовжимо розповідь про командні мовах, Мови Символічного Кодування (далі ЯСК), так само, як і МЯ, є командними. Однак коди операцій і адреси в машинних командах, що представляють собою послідовність двійкових (у внутрішньому коді) або вісімкових (часто використовуваних при написанні програм) цифр, в ЯСК замінені на символи (ідентифікатори), форма написання яких допомагає програмісту легше запам'ятовувати смисловий зміст операції. Це забезпечує суттєве зменшення кількості помилок при складанні програм.
Використання символічних адрес - перший крок до створення ЯСК. Команди ЕОМ замість істинних (фізичних) адрес містять символічні адреси. За результатами складеної програми визначається необхідна кількість осередків для зберігання вихідних проміжних і результуючих значень. Призначення адрес, що виконується окремо від складання програми в символічних адресах, може проводитися менш кваліфікованим програмістом або спеціальною програмою, що в значній мірі полегшує працю програміста.
Методика проведення уроку.
Заходжу в кабінет, вітаюся з учнями.
Починається вступна частина уроку.
I. Вступна частина:
1. Організаційний момент: перевірка за рапортичку час 2 хв.
Перевіряю наявність учнів з рапортичку. На перевірку наявності учнів на уроці відводжу 2 хвилини. Потім роблю опитування домашнього завдання.
2. Перевірка домашнього завдання: час 15 хв.
Тест
Опитування проводжу у вигляді тесту з 5 питань. У тест включаю питання з курсу шкільної інформатики. На тест відводжу 15 хвилин.
ТЕСТ
1. Мова програмування - це ...
а) мова якою розмовляють програмісти
б) знакова система для запису алгоритмів
в) мову на якій обмінюються інформацією комп'ютери
г) всі відповіді вірні
2. Скільком цілям служить мова програмування:
а) 1
б) 5
в) 2
г) 3
3. Машинні мови з'явилися в ...
а) початку 1950-х
б) 1945
в) в 1961 році
г) в 1991 році
4. Компілятор - це ...
а) транслятор машинної мови в текст
б) приймач інформацій
в) розповсюджувач інформацій
г) транслятор тексту на машинну мову
5. Машинно - орієнтовані мови - це ...
а) знакова система для запису алгоритмів
б) мови, набори операторів і образотворчі засоби
в) транслятор машинної мови в текст
г) всі відповіді вірні
Правильна відповідь: 1.б); 2.в); 3.а); 4.г); 5.б).
У результаті тесту, я зможу визначити базовий рівень знань груп.
Грунтуючись на результатах я роблю висновки:
а) чи правильно був підібраний тип уроку і метод викладу нового матеріалу;
б) чи правильно було піднесено матеріал;
в) виявлено прогалини в знаннях;
г) визначає учнів, яким був не доступний матеріал і попрацюю з ним на додатковому уроці;
д) визначає учнів, яким можна давати випереджаючі завдання для їх самоосвіти;
е) виправлю помилки у проведенні уроку, з'ясовані при тестуванні класу.
Переходжу до основної частини урока.Где повідомляю цілі нової теми. Викладаю новий матеріал. Відповідаю на запитання учнів. Закріплюємо пройдений матеріал самостійною роботою по 4 варіантами. На основну частину відділяю 70 хвилин.
II. Основна частина:
1. Повідомлення цілі нової теми
2. Виклад нового матеріалу час 40 хв.
2.1.3. Мови Символічного Кодування
Продовжимо розповідь про командні мовах, Мови Символічного Кодування (далі ЯСК), так само, як і МЯ, є командними. Однак коди операцій і адреси в машинних командах, що представляють собою послідовність двійкових (у внутрішньому коді) або вісімкових (часто використовуваних при написанні програм) цифр, в ЯСК замінені на символи (ідентифікатори), форма написання яких допомагає програмісту легше запам'ятовувати смисловий зміст операції. Це забезпечує суттєве зменшення кількості помилок при складанні програм.
Використання символічних адрес - перший крок до створення ЯСК. Команди ЕОМ замість істинних (фізичних) адрес містять символічні адреси. За результатами складеної програми визначається необхідна кількість осередків для зберігання вихідних проміжних і результуючих значень. Призначення адрес, що виконується окремо від складання програми в символічних адресах, може проводитися менш кваліфікованим програмістом або спеціальною програмою, що в значній мірі полегшує працю програміста.
Є також мови, що включають в себе всі можливості ЯСК, за допомогою розширеного введення макрокоманд - вони називаються Автокод.
У різних програмах зустрічаються деякі досить часто використовуються командні послідовності, які відповідають певним процедурам перетворення інформації. Ефективна реалізація таких процедур забезпечується оформленням їх у вигляді спеціальних макрокоманд і включенням останніх у мову програмування, доступний програмістові.
Дії переводяться в машинні команди двома шляхами - розстановкою і генеруванням. У постановочної системі містяться "остови" - серії команд, що реалізують необхідну функцію, позначену макрокоманд. Дії забезпечують передачу фактичних параметрів, які в процесі трансляції вставляються в "кістяк" програми, перетворюючи її в реальну машинну програму.
У системі з генерацією є спеціальні програми, що аналізують макрокоманду, які визначають, яку функцію необхідно виконати і формують необхідну послідовність команд, що реалізують цю функцію.
Обидві зазначених системи використовують транслятори з ЯСК і набір макрокоманд, які також є операторами автокод.
Розвинені автокоди отримали назву Асемблер и. Сервісні програми тощо, як правило, складені на мовах типу Асемблер.
Макрос
Мова, що є засобом для заміни послідовності символів описують виконання необхідних дій ЕОМ на більш стислу форму - називається Макрос (засіб заміни).
В основному, Макрос призначений для того, щоб скоротити запис вихідної програми. Компонент програмного забезпечення, що забезпечує функціонування макросів, називається Макропорцесори. На макропроцесор надходить макроопределяющій і початковий текст. Реакція макропроцесора на виклик-видача вихідного тексту.
Макрос однаково може працювати, як із програмами, так і з даними.
Машинно - незалежні мови - це засіб опису алгоритмів вирішення завдань та інформації, що підлягає обробці. Вони зручні у використанні для широкого кола користувачів і не вимагають від них знання особливостей організації функціонування ЕОМ і ЗС.
Подібні мови отримали назву високорівневих мов програмування. Програми, що складаються на таких мовах, являють собою послідовності операторів, структуровані відповідно до правил розглядання мови (завдання, сегменти, блоки і т.д.). Оператори мови описують дії, які повинна виконувати система після трансляції програми на МЯ.
Т.ч., командні послідовності (процедури, підпрограми), часто використовувані в машинних програмах, представлені в високорівневих мовах окремими операторами. Програміст отримав можливість не розписувати в деталях обчислювальний процес на рівні машинних команд, а зосередитися на основних особливостях алгоритму.
З розширенням областей застосування обчислювальної техніки виникла необхідність формалізувати уявлення постановки і рішення нових класів задач. Необхідно було створити такі мови програмування, які, використовуючи в даній області позначення та термінологію, дозволили б описувати необхідні алгоритми рішення для поставлених завдань, ними стали проблемно - орієнтовані мови. Ці мови, мови орієнтовані на вирішення певних проблем, повинні забезпечити програміста засобами, що дозволяють коротко і чітко формулювати завдання і отримувати результати у необхідній формі.
Проблемних мов дуже багато, наприклад:
Фортран, Алгол - мови, створені для вирішення математичних завдань;
Simula, сленг - для моделювання;
Лісп, Снобол - для роботи з обліковим структурами.
Про ці мовах я розповім далі.
Програми в Пл / 1 компілюються за допомогою автоматичних процедур. Мова використовує багато властивостей Фортрану, Алгол, Кобола. Проте він допускає не тільки динамічне, але і кероване і статистичне розподілу пам'яті.
3. Відповіді на питання учнів час 10 хв.
4. Закріплення нового матеріалу час 20 хв.
Самостійна робота по 4 варіантами
ПИСЬМОВИЙ ОПИТУВАННЯ ПО 2 Варіант
ВАРІАНТ I
1. Що таке мова програмування?
2. Скільком цілям служить мову програмування?
3. У якому році з'явилися машинні мови?
4. Математик, йому належить ідея створення першого примітивного механічного комп'ютера.
5. Программістка, яка створила першу програму для комп'ютера.
ВАРІАНТ II
1. Творець підсумовує машини.
2. Творець першої обчислювальної машини, здатної виконувати всі 4 дії арифметики.
3. Що таке компілятор?
4. Що таке інтерпретатор?
5. Що таке машинно-орієнтовані мови, і для його вони призначені?
Підходжу до заключної частини уроку, в якій підводжу підсумки уроку. Виділяю основні моменти теми, наголошую на необхідності вивчення даної теми. Видаю домашнє завдання. Підводжу підсумки уроку. Виставляю оцінки активним учням, для заохочення їх потреби самоосвіти.
III. Заключна частина: час 3 хв.
1. Підведення підсумків
Ще раз виділяю найбільш важливу інформацію за основними поняттями.
Мова програмування служить двох пов'язаних між собою цілям: він дає програмісту апарат для завдання дій, які повинні бути виконані, і формує концепції, якими користується програміст, розмірковуючи про те, що робити. Першої мети ідеально відповідає мову, який настільки "близький до машини", що всіма основними машинними аспектами можна легко і просто оперувати досить очевидним для програміста чином. Другий мети ідеально відповідає мову, який настільки "близький до розв'язуваної задачі", щоб концепції її рішення можна було висловлювати прямо і коротко.
Компілятор-це транслятор тексту на машинну мову, який зчитує вихідний текст. Він оцінює його відповідно до синтаксичною конструкцією мови та перекладає на машинний мова. Іншими словами, компілятор не виконує програми, він їх будує. Інтерпретатори неможливо відокремити від програм, які ними проганяються, компілятори роблять свою справу і йдуть зі сцени.
Машинно-орієнтовані мови - це мови, набори операторів і образотворчі засоби яких істотно залежать від особливостей ЕОМ (внутрішнього мови, структури пам'яті і т.д.).
Універсальні мови були створені для широкого кола завдань: комерційних, наукових, моделювання і т.д. Перший універсальна мова був розроблений фірмою IBM, який став у послідовності мов Пл / 1. Другий за потужністю універсальна мова називається Алгол-68. Він дозволяє працювати з символами, розрядами, числами з фіксованою і плаваючою комою. Пл / 1 має розвинену систему операторів для управління форматами, для роботи з полями змінної довжини, з даними організованими в складні структури, і для ефективного використання каналів зв'язку. Мова враховує включені в багато машини можливості переривання і має відповідні оператори. Передбачена можливість паралельного виконання ділянок програм.