Робота в системі програмування

Реферат з інформатики

на тему:

Робота в системі програмування




Від складання програмістом до виконання комп'ютером програма проходить досить тривалий шлях спеціальними службовими програмами, що складають систему автоматизації програмування. З часом слово “автоматизація” випало із наведеного словосполучення, в результаті чого воно перетворилося на систему програмування. Система програмування складається з кількох компонент, а саме: препроцесора (preprocessor), компілятора (compiler), компонувальника (linker), налагоджувача (debugger) , об'єднаних спільним інтерфейсом у так зване універсальне середовище розробки програм.

Головна особливість підготовки програми до виконання полягає у використанні багатьох різнорідних складових частин. Деякі з них підготовлені заздалегідь, вони зберігаються в бібліотеках, системних або власних, інші складають частини програми, розміщені в різних файлах. Зауважимо, що в С++ лише поглибилася тенденція винесення значної частини мови на рівень бібліотеки, яка дула закладена ще авторами С. Зокрема на бібліотеку, а не мову покладена відповідальність за зв'язок програми з операційною системою. 

Одночасне використання багатьох файлів з текстами різних частин програми — роздільна компіляція — одне з найбільших досягнень систем програмування. Завдяки йому ми ділимо програму на файли, які називаються одиницями трансляції ( translation unit ), групуючи у одному файлі тісно зв'язані одну з одною частини програми. В такий спосіб великі за розмірами програми діляться на частини, якими легше управляти. 

Програмування — це діяльність, яка вимагає великої організованості. Тому при складанні програм дотримуються певних правил доброго тону, одне з яких полягає в розділенні визначень і обчислень між файлами двох типів: файлів заголовків (header) і файлів реалізації . Файли заголовків обробляються препроцесором, файли реалізації готуються препроцесором для подальшої обробки компілятором. Тому їх звичайно називають початковими файлами ( source file, исходный файл ). Сукупність пов'язаних одне з одним заголовних і початкових файлів складають вхідну програму для системи програмування. Вхідну програму розміщують у програмному проекті, в рамках якого система програмування будуватиме об'єктні коди та виконавчу програму .

Система програмування (programming system) - 1) те ж що й інструментальна система; 2) система автоматичного програмування, що складається з мови програмування, компілятора або інтерпретатора програм, які написані на цій мові, відповідної документації, а також допоміжних засобів для підготовки програм до виконання;

Інструментальна система (development environment) — комплекс програмних або програмних і технічних засобів, який використовується фахівцями з програмування як інструмент для розробки програмного забезпечення (програм, програмних комплексів та систем тощо).

Мова програмування — формальна мова представлення програм для системи програмування.

Мови програмування низького рівня орієнтовані на конкретний тип процесора і враховують його особливості.

Переваги

з допомогою мов низького рівня створюються ефективні і компактні програми, оскільки розробник отримує доступ до всіх можливостей процесора.

Недоліки

Програміст, що працює з мовами низького рівня, має бути високої кваліфікації, добре розуміти будову комп’ютера.

результуюча програма не може бути перенесена на комп’ютер з іншим типом процесора.

Мови низького рівня, як правило, використовують для написання невеликих системних додатків, драйверів пристроїв, модулів стиків з нестандартним обладнанням, коли найважливішими вимогами є компактність, швидкодія і можливість прямого доступу до апаратних ресурсів.

Асемблер

Мови програмування високого рівня можна сказати є більш зрозумілими людині, ніж комп’ютеру. Особливості конкретних комп’ютерних архітектур в них не враховуються, тому створені програми легко переносяться з комп’ютера на комп’ютер, де встановлено транслятор цієї мови. Розробляти програми на таких мовах значно простіше і помилок допускається менше.

Фортран

Кобол

Алгол

Pascal

Java

C

C++

C#

Objective C

SmallTalk

J++

Delphi



П’ять поколінь мов програмування

1 покоління:

початок 1950-х років – мови перших комп’ютерів. Перша мова асемблера, створена за принципом “одна інструкція – один рядок”.

2 покоління

кінець 1950-х – початок 1960-х р.р. Розроблено символьний асемблер, в якому з’явилося поняття змінної. Це перша повноцінна мова програмування.

3 покоління

1960-ті р.р. – мови програмування високого рівня. Їхні характеристики:

відносна простота;

незалежність від конкретного комп’ютера;

можливість використання потужних синтаксичних конструкцій.

Простота мов дає змогу писати невеликі програми і людям, які не є професійними програмістами.

4 покоління

початок 1970-х р.р. до сьогоднішнього часу. Створюються мови, призначені для реалізації крупних проектів. Проблемно-орієнтовані мови, що оперують конкретними поняттями вузької галузі. Як правило, в такі мови вбудовують потужні оператори, що дозволяють одним рядком описувати функції, для опису яких мовами молодших поколінь потрібно було б сотні-тисячі рядків початкового коду.

5 покоління

з середини 1990-х р.р. – до теперішнього часу. Це системи автоматизованого проектування програмного забезпечення (САПР ПЗ). Створення прикладних програм, редакторів, САПРів для людей, які не знайомі з програмуванням: Word, Excel, PcAD, OrCAD, PSPICE, MathCad, ACAD і т. д.



Компілятор (англ. Compiler від англ. to compile збирати в ціле) - комп'ютерна програма (або набір к. програм), що перетворює (компілює) програмний код, написаний певною мовою програмування (мова джерела, англ. source language), на семантично еквівалентний код в іншій мові програмування (мова цілі, англ. target language). Що, як правило, є необхідним для виконання програми на машині, наприклад: на комп'ютері.

Коротко компілятор можна визначити, як програма або технічний засіб, що виконує компіляцію.

Історично компілятором називалась програма що зв'язувала підпрограми, чим й зумовлено походження слова. Сьогодні це завдання виконує консолідатор або лінкер (англ. Linker).

Для того щоб бути виконаною програма не завжди повинна бути перекладена К., існує також інший принцип: Інтерпретатор (англ. Interpreter).

Компілятор – це програма, що читає програму записану початковою мовою і записує цільовою мовою. Цей процес називають компіляцією (трансляцією, перекладом). Він складається з двох частин

Аналіз (parsing) – розбиття початкової програми на складові частини та створення проміжного представлення

Синтез – побудова цільової програми з проміжного представлення

Початкова мова визначається її синтаксисом – описом того, з яких конструкцій складається мова, та семантикою – набором правил, що визначають суть цих конструкцій.



Фази компіляції

Концептуально компілятор працює фазово, в процесі кожної фази відбувається перетворення початкової програми з одного представлення до іншого. На практиці фази можуть об'єднуватись і деякі проміжні представлення можуть не будуватись в явному вигляді. Типове розбиття компілятора на фази:

Лексичний аналізатор

Синтаксичний аналізатор

Семантичний аналізатор

Генератор проміжного коду

Оптимізатор

Генератор цільового коду

Лексичний розбір виділяють для спрощення побудови компілятора. Це лінійне сканування вхідної програми, при якому символи групуються в токени - послідовності символів, що мають певне сукупне значення. Наступний рядок мовою Паскаль

len := 3.14 * r;

складається з наступних токенів

Ідентифікатор len

Символ присвоєння :=

Числова стала 3.14

Знак множення *

Ідентифікатор r

Роздільник операторів ;

Синтаксичний розбір

Послідовність машинних символів, що утворюють токен, називають лексемою токена. Токени мають тип (наприклад, ідентифікатор, числова стала - це типи токенів). Деякі токени мають лексичне значення (наприклад, значення числової чи рядкової константи утвореної з лексеми токена). Задача лексичного аналізатора – виокремити лексеми токенів і повідомити синтаксичний аналізатор про тип токена та його лексичне значення.

Ієрархічний аналіз називається розбором (parsing) чи синтаксичним аналізом, у ході якого відбувається групування токенів програми. В синтаксичному аналізі символом називають токени(термінали) та групи токенів об'єднаних у логічне ціле в процесі аналізу (нетермінали).

Синтаксис звичайно визначається контесктно-незалежною граматикою, що складається з символів – терміналів та нетерміналів, стартового символу що належить множині нетерміналів, та контесктно-незалежних продукцій.

Програма є послідовністю терміналів, яку можна вивести зі стартового символу послідовно застосовуючи правила виводу (продукції). Продукція – це заміна послідовності символів S1 на послідовність символів S2 (Позначається. S1 : S2 або S1 -> S2). Продукція називається контесктно-незалежною, якщо S1 – один символ. Звичайно розглядаються лише контесктно-незалежні продукції.

Задача синтаксичного аналізатора – встановити шлях, яким вхідна програма виводиться з стартового символа.

Наприклад, наступна граматика із трьох продукцій описує вирази (expression), що можуть складатись з ідентифікаторів (identifier), чисел (number), та знаку додавання +

expression : identifier

expression : number

expression : expression + expression

Перший рядок означає що будь-який ідентифікатор є виразом. Другий рядок означає що будь-яке число є виразом. Третій рядок означає що будь-яка послідовність з двох виразів розділених знаком додавання теж є виразом.

В цій граматиці символами є expression, number, identifier та +. Expression є стартовим символом і нетерміналом, решта символів є терміналами.

Класифікація компіляторів

Відомі компілятори

GCC

Генератори аналізаторів

Побудовані алгоритми, що перетворюють опис вхідної мови у програму, що виконує аналіз і є велика кількість реалізацій цих алгоритмів. Є також утиліти, що автоматизують решту фаз компіляції та системи створення компіляторів у цілому

В Unix поширені генератор лексичних аналізаторів (F)Lex, та генератори синтаксичних аналізаторів Bison та Yacc.

Інтерпретатор (interpreter) - програма чи технічні засоби, необхідні для виконання інших програм; вид транслятора, який здійснює пооператорну (покомандну) обробку, перетворення у машинні коди та виконання програми або запиту (на відміну від компілятора, який транслює у машинні коди всю програму без її виконання).

Інтерпретатори можуть працювати як з вихідним кодом програми, написаним на мові програмування, так і з байт-кодом (інтерпретатори байт-коду).


Список використаної літератури

Абрамов С.А., Зима Е.В. Начала информатики. – М.: Наука, 1989. – 256 с. 

Інформатика: Комп’ютерна техніка. Комп’ютерні технології. Посіб./ За ред. О.І. 

Информатика. Базовый курс / Под ред. Симоновича С.В. – СПб., 1998. 

Жалдак М.І., Рамський Ю.С. Інформатика. – К.: "Вища школа", 1991. – с. 

Пушкаря – К.: Видав-ничий центр "Академія", 2001. – 696 с.  





2