سیمولا

سیمولا یک نام برای دو زبان برنامه نویسی، سیمولا 1 و سیمولا 67 است، که در ۱۹۶۰ در مرکز محاسبات نروژی در اسلو، توسط اوله-یوهان دال و کریستین نیگارد توسعه یافت. نحوی، آن ابر مجموعه نسبتا وفادار از الگول ۶۰ است.
سیمولا 67 اشیاء، کلاس‌ها، زیر کلاس‌ها، متدهای مجازی، هم‌روال، شبیه‌سازی رویداد گسسته و ویژگی‌های جمع‌آوری زباله را معرفی کرد.
سیمولا اولین زبان برنامه‌نویسی شی گرا در نظر گرفته شده‌است. همانطور که از نام آن پیداست، سیمولا برای انجام شبیه سازی، طراحی شده‌است و نیاز آن دامنه، چارچوبی برای بسیاری از ویژگی‌های زبان‌های شی گرا امروز تهیه کرده‌است.
سیمولا در طیف وسیعی از کاربردها مانند شبیه‌سازی طرح‌های VLSI، مدل‌سازی فرایند، پروتکل‌ها، الگوریتم‌ها و برنامه‌های کاربردی دیگر مانند حروفچینی، گرافیک کامپیوتری، و آموزش و پرورش استفاده شده‌است. از آنجا که اشیاء سیمولا گونه در ++C، جاوا و #C دوباره استفاده می‌شود، نفوذ سیمولا اغلب کم بیان می‌شود. خالق ++C، بی‌یارنه استراس‌تروپ، اذعان کرده‌است که سیمولا 67 بود بیشترین اثر را در او برای توسعه ++C داشت، که نوع بهبودهای بهره‌وری را که سیمولا به سرعت خام محاسبات ارائه داده شده توسط زبان‌های سطح پایین مثل BCPL را ارمغان آورد.
سیمولا هنوز هم برای انواع مختلف از درس‌های دانشگاه استفاده می‌شود، به عنوان مثال جارک لنار سیمولارا به دانشجویان در دانشگاه مالت می‌آموزد.
مقدمه
این زبان برای کاربردهای طراحی و شبیه‌سازی ایجاد شد. اهمیت زبان سیمولا به دلیل مطرح شدن ایده‌های شیء گرایی در این زبان بود. ایده‌ی کلاس مهم‌ترین ایده‌ی مطرح شده در این زبان است. در یک کلاس تعدادی داده به همراه توابع مورد نیاز تعریف می‌شوند. ایده مهم دیگری که در این زبان استفاده می‌شد توابع هم‌روند (به انگلیسی: Co-routine) بود. توابع هم‌روند برای انجام یک وظیفه توسط چند روال با هم دیگر هم کاری داشتند که باید حالت هر کدام حفظ شوند. این توابع در عمل باید برای اجرا به نوبت فراخوانی و اجرا شوند و حافظه باید ماندگار باشد و اجرا از محل قبلی ادامه یابد. سیمولا بر پایه زبان الگول نوشته شده‌است.
تاریخچه
کریستین نیگارد شروع به نوشتن برنامه‌های شبیه‌سازی کامپیوتر در سال 1957 کرد. نیگارد نیاز به یک راه بهتر برای توصیف عدم تجانس و عملکرد یک سیستم را دید. برای رفتن بیشتر با ایده‌های خود بر روی یک زبان رسمی کامپیوتر برای توصیف سیستم، متوجه شد که او کسی را با مهارت بیشتر برنامه‌نویسی از کسی که داشته نیاز دارد. اوله - یوهان دال به او در کارش از ژانویه 1962 پیوست. این تصمیم برای ارتباط زبان الگول 60 در مدت کوتاهی پس ازآن گرفته شد. تا قبل از مه 1962 مفاهیم اصلی زبان شبیه‌سازی تعیین شد. "سیمولا 1" متولد شد، یک زبان برنامه‌نویسی با هدف ویژه برای شبیه‌سازی سیستم‌های رویداد گسسته.
کریستن نیگارد به یونیوک اواخر ماه مه 1962 در ارتباط با بازاریابی کامپیوتر جدید یونیوک 1107 دعوت شد. در آن دیدار نیگارد ایده‌های سیمولا به رابرت بمر، مدیر برنامه‌نویسی سیستم در یونیوک ارائه داد. بمر یک هواخواه سوگند یاد کرده الگول بود و متوجه شد پروژه سیمولا الزام‌آور است. بمر همچنین رییس یک جلسه در دومین همایش بین‌المللی پردازش اطلاعات میزبانی شده توسط بود. او نیگارد را که مقاله "سیمولا -- فرمتی از الگول به شرح شبکه‌های رویداد- گسسته" را ارائه بود، دعوت کرد.
مرکز محاسبات نروژی یونیوک 1107 را دراوت 1963 با تخفیف قابل توجهی گرفت، که در آن دال سیمولا1 را تحت قرارداد با یونیوک پیاده می‌کرد. پیاده‌سازی بر مبنای یونیوک الگول 60 کامپایلر استوار بود. سیمولا 1 در یونیوک 1107 از ژانویه 1965 به‌طور کامل عملیاتی بود. در چند سال بعدی دال و نیگارد زمان زیادی را صرف آموزش سیمولاکردند. سیمولا به چندین کشور در سراسر جهان گسترش یافت و سیمولا 1 بعدا در کامپیوترهای بوروقس B5500 و کامپیوتر اورال - 16 روسی پیاده شد.
در سال 1966 C.A.R.Hoare مفهوم ساخت کلاس رکورد را معرفی کرد، که دال و نیگارد آن را با مفهوم پیشوندی و ویژگی‌های دیگری برای برآورده کردن نیازهای خود برای مفهوم فرایند تعمیم داده شده گسترش دادند . دال و نیگارد مقاله خود در اعلان‌های کلاس‌ها و زیر کلاس‌ها در کنفرانس کاری IFIP روی زبان‌های شبیه‌سازی در اسلو، در مه 1967 ارائه دادند. این مقاله اولین تعریف رسمی از سیمولا 67 شد. در ژوئن 1967 کنفرانسی برای استاندارد کردن زبان و آغاز تعدادی از پیاده سازی‌ها برگزار شد. دال پیشنهادی برای متحد کردن نوع و مفهوم کلاس داد. این به بحثهای جدی منجر شد، و پیشنهاد توسط هیئت مدیره رد شد. سیمولا 67 بود به‌طور رسمی در اولین جلسه از گروه استانداردهای سیمولا (SSG) در ماه فوریه 1968 استاندارد شد.
سیمولا تاثیرگذار در توسعه صحبت کوتاه و بعد زبان‌های برنامه‌نویسی شی گرا بود. آن همچنین کمک به الهام بخشی مدل عملگر از محاسبات هم‌زمان کرد، هر چند سیمولا تنها پشتیبانی از همکاری- روال و نه همزمانی درست می‌کند.
در اواخر دهه شصت و اوایل دهه هفتاد چهار پیاده‌سازی اصلی از سیمولا وجود داشت :
یونیوک 1100 توسط NCC،
سیستم 360 و سیستم 370 توسط پژوهشکده سوئدی برای دفاع ملی (FOA)،
سی دی سی 3000 توسط دانشگاه اسلو در نصب و راه اندازی کامپیوتر مشترک در جلر
تاپس - 10 توسط ENEA AB
این پیاده‌سازی به طیف گسترده‌ای از زبان‌های برنامه‌نویسی منتقل شدند. تاپس - 10 مفهوم متغیرها و روش‌های عضو عمومی، محافظت شده و خصوصی، که بعدا با سیمولا 87 یکپارچه شد را پیاده کرد . سیمولا 87 آخرین استاندارد است و به طیف گسترده‌ای از زبان‌های برنامه‌نویسی منتقل شده‌است. عمدتا سه پیاده‌سازی شده وجود دارد :
سیمولا AS،
لوند سیمولا،
-GNU Cimدانلود از سایت اف تی پی از دانشگاه اسلو
در نوامبر 2001 دال و نیگارد مدال IEEE جان فون نویمان توسط موسسه مهندسان برق و الکترونیک را "برای معرفی مفاهیم برنامه‌نویسی شی گرا از طریق طراحی و پیاده‌سازی سیمولا 67" دریافت کردند. آن‌ها در ماه فوریه 2002، جایزه A.M.2001 تورینگ توسط انجمن ماشین‌ها محاسبه‌ی (ACM) را، با نقل قول : "برای ایده‌های اساسی برای ظهور برنامه‌نویسی شیء گرا، از طریق طراحی شان با زبان‌های برنامه‌نویسی سیمولا 1 و سیمولا 67" دریافت کردند. متاسفانه نه دال و نه نیگارد نتوانستند خود را به سخنرانی جایزه ACM تورینگ که برنامه‌ریزی شده برای ارائه در کنفرانس OOPSLA 2002 در شهر سیاتل شده بود، برسانند، چرا که آن‌ها هر دو در عرض دو ماه از یکدیگر در ماه ژوئن و آگوست به ترتیب، از دنیا رفتند.
آزمایشگاه تحقیقات سیمولا یک موسسه تحقیقاتی است که بخاطر زبان سیمولا نامگذاری شده است، و نیگارد یک موقعیت کاری پاره وقت از سال بازگشایی در2001 آنجا داشت.
کد نمونه
برنامه حداقل
فایل کامپیوتر خالی یک برنامه حداقل در سیمولا است، که توسط حجم برنامه منبع اندازه‌گیری شده‌است. آن را از فقط یک چیز تشکیل شده است: بیان گنگ.
با این حال، برنامه حداقل به صورت مناسب‌تری به عنوان یک بلوک خالی جلوه داده می‌شود:
Begin
End;
آن اجرای برنامه را آغاز و بلافاصله خاتمه می‌دهد. زبان هیچ مقدار برگردانده شده از خود برنامه ندارد.
برنامه Hello World
توجه داشته باشید که در سیمولا بزرگی و کوچکی حروف مطرح نیست. نمونه‌ای از یک برنامه Hello World در سیمولا:
Begin
OutText ("Hello World!");
Outimage;
End;
کلاس‌ها، زیرکلاس‌ها و روش‌های مجازی
مثال واقعی‌تر با استفاده از کلاس‌ها، زیرکلاس‌ها و روش‌های مجازی:
Begin
Class Glyph;
Virtual: Procedure print Is Procedure print;;
Begin
End;
Glyph Class Char (c);
Character c;
Begin
Procedure print;
OutChar(c);
End;
Glyph Class Line (elements);
Ref (Glyph) Array elements;
Begin
Procedure print;
Begin
Integer i;
For i:= 1 Step 1 Until UpperBound (elements, 1) Do
elements (i).print;
OutImage;
End;
End;
Ref (Glyph) rg;
Ref (Glyph) Array rgs (1 : 4);
Main program;
rgs (1):- New Char (A);
rgs (2):- New Char (b);
rgs (3):- New Char (b);
rgs (4):- New Char (a);
rg:- New Line (rgs);
rg.print;
End;
مثال بالا یک کلاس بزرگ (گلیف) با دو زیرکلاس‌ها (کاراکتر و خط) دارد. یک روش مجازی با دو پیاده‌سازی وجود دارد. اجرای برنامه با اجرای برنامه اصلی شروع می‌شود. سیمولا نشانی از مفهوم کلاس‌های انتزاعی ندارد زیرا کلاس‌ها با روش‌های مجازی خالص می‌تواند مثالی شود. این به این معنی است که در مثال بالا همه کلاس‌ها می‌توانند مثالی شوند. فراخواندن یک روش مجازی خالص هرچند خطای زمان اجرا تولید می‌کند.
فراخوانی با نام
سیمولا از فراخوانی با نام پشتیبانی میکند، بنابراین ابزار جنسن به راحتی می‌تواند پیاده شود. با این حال، حالت انتقال پیش‌فرض برای پارامتر ساده با مقدار فراخوانده می‌شود، بر خلاف زبان الگول که فراخوانی با نام را استفاده می‌کند. برنامه منبع برای ابزار جنسن به همین خاطر باید فراخوانی با نام را برای پارامترها هنگامی که توسط یک گردآور سیمولا گردآوری شده را مشخص کند.
مثال بسیار ساده‌تر دیگر تابع جمع است () که می‌تواند به شرح زیر پیاده شود:
Real Procedure Sigma (k, m, n, u);
Name k, u;
Integer k, m, n; Real u;
Begin
Real s;
k:= m;
While k <= n Do Begin s:= s + u; k:= k + 1; End;
Sigma:= s;
End;
برنامه بالا فراخوانی با نام را برای کنترل متغیر (k) و بیان (u) استفاده می‌کند. این اجازه می‌دهد تا متغیر کنترل‌کننده در بیان استفاده شود.
توجه داشته باشید که استاندارد سیمولا محدودیت‌های خاصی بر متغیر کنترل‌کننده در حلقه for اجازه می‌دهد. بنابراین برنامه بالا از حلقه while برای حداکثر قابلیت حمل استفاده می‌کند.
به شرح زیر:
که پس از آن می‌تواند به شرح زیر پیاده شود:
Z:= Sigma (i, 1, 100, 1 / (i + a) ** 2);
شبیه‌سازی
سیمولا شامل یک بسته شبیه‌سازی برای انجام شبیه‌سازی رویداد گسسته است. این بسته شبیه‌سازی بر مبنای ویژگی‌های شی گرا سیمولا و مفهوم هم‌روال آن است.
سام، سالی و اندی در حال خرید لباس هستند. آن‌ها باید از یک اتاق پرو اشتراکی استفاده کنند. هر کدام از آن‌ها در حال گشتن در فروشگاه به مدت 12 دقیقه هستند و سپس از اتاق پرو به‌طور انحصاری به مدت سه دقیقه استفاده می‌کنند، هر یک از یک توزیع نرمال پیروی می‌کنند.یک شبیه‌سازی از تجربه اتاق پرو آن‌ها به شرح زیر است:
Simulation Begin
Class FittingRoom; Begin
Ref (Head) door;
Boolean inUse;
Procedure request; Begin
If inUse Then Begin
Wait (door);
door.First.Out;
End;
inUse:= True;
End;
Procedure leave; Begin
inUse:= False;
Activate door.First;
End;
door:- New Head;
End;
Procedure report (message); Text message; Begin
OutFix (Time, 2, 0); OutText (": " - message); OutImage;
End;
Process Class Person (pname); Text pname; Begin
While True Do Begin
Hold (Normal (12, 4, u));
report (pname - " is requesting the fitting room");
fittingroom1.request;
report (pname - " has entered the fitting room");
Hold (Normal (3, 1, u));
fittingroom1.leave;
report (pname - " has left the fitting room");
End;
End;
Integer u;
Ref (FittingRoom) fittingRoom1;
fittingRoom1:- New FittingRoom;
Activate New Person ("Sam");
Activate New Person ("Sally");
Activate New Person ("Andy");
Hold (100);
End;
بلوک اصلی با شبیه‌سازی برای قادر کردن شبیه‌سازی پیشوند دار شده‌است . بسته شبیه‌سازی می‌تواند در هر بلوک استفاده می‌شود و شبیه سازی‌ها حتی می‌توانند داخل هم جا داده شوند وقتی که کسی که شبیه‌سازی می‌کند را شبیه‌سازی می‌کند.
شی اتاق پرو یک صف (درب) را برای دسترسی به اتاق پرو استفاده می‌کند. هنگامی که کسی درخواست اتاق پرو می‌کند و آن اشغال است، آن‌ها را باید در این صف منتظر (صبر (درب)) بمانند. وقتی کسی اتاق پرو را ترک می‌کند اولین کس (در صورت وجود) از صف (درفعال. اولین) جدا می‌شود و بر این اساس از صف در (در. اولین. بیرون) برداشته می‌شود.
شخص زیر کلاسی از فرایند است و فعالیت او با استفاده از نگه داشتن (زمان برای دیدن فروشگاه و زمان حضور در اتاق پرو) و و روش‌های فراخوانی در شی اتاق پرو برای درخواست و ترک اتاق پرو شرح داده شده‌است.
برنامه اصلی همه اشیاء را ایجاد وهمه اشیاء فردی را فعال برای قرار دادن آن‌ها در صف رویداد می‌کند. برنامه اصلی برای 100 دقیقه از زمان شبیه‌سازی می‌ماند قبل ازاینکه برنامه پایان یابد.
همچنین مشاهده کنید
زبان الگول 60 ،
بتا، جانشین مدرن برای سیمولا،
برنامه نویسی شی گرا،
زبان شبیه سازی
Subtyping، مفهوم نظری مدرن از subtyping که سرچشمه در سیمولا دارد.