Основы программирования. Принцип программного управления

Принцип программного управления

Общие понятия языков программирования

Язык программирования — набор ключевых слов (словарь) и система правил (грамматических и синтаксических) для конструирования операторов, состоящих из групп или строк чисел, букв, знаков препинания и других символов, с помощью которых люди могут сообщать компьютеру набор команд.

Основой функционирования ЭВМ является принцип программного управления, суть которого заключается в следующем. Программа, представляющая собой последовательность команд, реализующих алгоритм решения задачи, вводится в память ЭВМ, после чего начинается ее автоматическое выполнение с первой команды. После каждой выполненной команды машина автоматически переходит к выполнению следующей команды, и так до тех пор, пока не встретится команда, которая обычно предписывает закончить вычисления.

Машинный код процессора

Процессор – это большая интегральная схема, содержащая миллионы компонент:

- триггеры для запоминания битов данных,

- вентили для выполнения операций.

Для управления компонентами применяются управляющие сигналы, имеющие два уровня – низкий и высокий.

Множество управляющих сигналов можно связать с набором 0 и 1, которые можно интерпретировать, как число.

Программа, с которой работает процессор, это последовательность чисел, называемая машинным кодом.

Машинные коды трудно воспринимаются человеком.

Программирование на естественном человеческом языке (метаязыке) может использоваться только на этапе составления алгоритма.

Автоматически перевести такую программу в машинный код нельзя из-за неоднозначности естественного языка.

Язык программирования – искусственный язык.

Его свойства:

1. Ограниченное число однозначных слов. Они распознаются транслятором.

2. Строгие правила записи команд (операторы).

3. Синтаксис языка - совокупность слов и правил. Ошибки синтаксиса обнаруживаются при трансляции программы.

4. Семантика языка - смысл команды. Семантические ошибки проявляются при исполнении программы.

Тестирование – процесс поиска ошибок.

Отладка – процесс исправления ошибок.

Программа на языке программирования для выполнения требует преобразования в машинные коды. Это выполняют трансляторы.

Виды трансляторов:

- компилятор,

- интерпретатор.

Компилятор преобразует всю программу в машинные коды. Достоинства компилятора:

- Транслированная программа может исполняться без компилятора.

- При трансляции может использоваться технология оптимизации.

- Скорость работы компилированной программы в сотни раз выше, чем интерпретируемой.

Недостатки компилятора:

- Трудоемкость программирования.

- Сложность тестирования и отладки.

- Сложность остановки.

Интерпретатор сразу выполняет команды языка, указанные в тексте программы. Команды транслируются и исполняются последовательно поштучно.

Достоинства интерпретатора:

- Постоянный контроль среды программирования.

- Удобства тестирования и отладки.

- Легкость остановки.

Недостатки интерпретатора:

- Транслированная программа не может исполняться без интерпретатора.

- При трансляции не может автоматически использоваться технология оптимизации.

- Скорость работы интерпретируемой программы в сотни раз ниже, чем компилируемой.

В реальных системах программирования технологии компиляции и интерпретации перемешаны:

- На этапе отладки используется интерпретатор,

- Для практического применения готовится компилированная версия.

Различают языки:

- низкого уровня (машинно-ориентированные),

- высокого уровня.

Языки высокого уровня бывают:

- процедурно-ориентированные,

- проблемно-ориентированные,

- объектно-ориентированные,

- событийно-ориентированные,

- визуальные,

- комплексные.