Выполнение программ на компьютере

Тема 4. Программирование

План конспекта лекции

1. Введение

2. Выполнение программ на компьютере

3. Системы программирования

4. Структурная организация данных

5. Применение подпрограмм при программировании

6. Виды программирования

Введение

Процессор компьютера непосредственно служит для восприятия языка машинных команд. Поэтому можно сказать, что компьютер - исполнитель алгоритмов, переведенных на машинный язык. Компьютерная программа — последовательность инструкций, предназначенная для исполнения устройством управления вычислительной машины. Чаще всего образ программы хранится в виде исполняемого модуля (отдельного файла или группы файлов). Процесс создания компьютерных программ носит название программирование, а людей, занимающихся этим видом деятельности, называют программистами.

Выполнение программ на компьютере

Программирование на языке машинных команд - дело сложное, объясняется высокой трудоемкостью программирования непосредственно в машинных кодах. Программист должен знать числовые коды всех машинных команд и сам распределять память под команды программы и данные.

Первым значительным шагом представляется переход к языку Ассемблера. Программисту не надо было больше вникать в хитроумные способы кодирования команд на аппаратном уровне. Числовые коды операций заменились мнемоническими (словесными) обозначениями. Однако разные компьютеры с различными типами компьютеров требуют свой язык Ассемблера. Поэтому его называют машинно-зависимым или языком низкого уровня. Следует отметить, что простейшая операция взятия логарифма на языке Ассемблера составляет несколько сотен строк кода, в то время как на языке высокого уровня - всего одну строчку.

На смену языкам Ассемблера были разработаны языки программирования высокого уровня (ЯПВУ). Они машинно-независимы.

Язык высокого уровня - язык программирования, средства которого обеспечивают описание задачи в наглядном, легко воспринимаемом виде, удобном для программиста. Он не зависит от внутренних машинных кодов ЭВМ любого типа, поэтому программы, написанные на языках высокого уровня, требуют перевода в машинные коды программами транслятора.

Трансляция программы — преобразование программы, представленной на одном из языков программирования, в программу на другом языке и, в определённом смысле, равносильную первой.

Язык, на котором представлена входная программа, называется исходным языком, а сама программа — исходным кодом (модулем). Выходной язык называется целевым языком или объектным кодом (модулем).

Трансляторы делятся на компиляторы и интерпретаторы.

Если цель трансляции - преобразование всего исходного текста программы на внутренний язык компьютера (т.е. получение некоторого нового кода), то такая трансляция называется также компиляцией.

При компиляции в память компьютера загружается программа-компилятор. Она воспринимает текст программы, написанной на языке высокого уровня, как исходную информацию, которая называется исходным модулем. После обработки исходный модуль, написанный на алгоритмическом языке, преобразуется в программу, состоящую из машинных команд. Это объектный модуль.

На следующем этапе компиляции выполняется специальная программа - редактор связей. Она подсоединяет к объектному модулю необходимые для его работы программные модули: все функции, процедуры, на которые он ссылается. Они выбираются из библиотеки подпрограмм соответствующей системы программирования и вставляются в объектный модуль. Этот процесс называется компоновкой (линкованием), и как его результат создается исполняемая программа. Ее также называют загрузочным модулем. Программа имеет расширение "ехе", загружается в память и выполняется.

Итак, при компиляции исполнение программы включает в себя три этапа: компиляция, компоновка и выполнение. Загрузочную программу можно записать на жесткий диск компьютера и использовать многократно для решения задачи, при этом трансляция программы уже не требуется.

Интерпретатор анализирует и тут же выполняет (собственно интерпретация) программу покомандно (или построчно), по мере поступления её исходного кода на вход интерпретатора. Интерпретатор в последовательности выполнения алгоритма считывает очередной оператор программы, переводит его в команды и тут же выполняет эти команды, после чего переходит к переводу и выполнению следующего оператора. При этом результаты предыдущих переводов в оперативной памяти не сохраняются, т.е. при повторном выполнении одной и той же команды она снова будет транслировать.

При интерпретации, поскольку трансляция и выполнение совмещены, обработка программы на компьютере проходит в один этап. Однако откомпилированная программа выполняется быстрее, чем интерпретируемая.

Интерпретаторы возможностью создания загрузочных программ не обладают. В режиме интерпретации удобно отлаживать программу, а рабочие расчеты лучше осуществлять в режиме компиляции.