Файл: История развития программирования в России (Понятие программирования).pdf

• арифметические и логические выражения;
• цикл DO (ранняя форма цикла FOR);
• условный оператор IF;
• подпрограммы;
• массивы [17].

Ещё одним важным наследием Фортрана, о котором даже не догадываются современные программисты, является использование ограничений для переменных для целых чисел. Все они должны были начинаться с одного из 6 символов I, J, K, L, M, N (происходит от I–Nteger). Именно отсюда взялась привычка для перечислений брать переменные i, j и т.д.

Рис. 3. IBM 704 – машина, на которой был создан Fortran

При этом Фортран оставался языком, приближенным к машинам. Например, там существовало такое:

«if (выражение) doneg, dozero, dopos»

Причиной была архитектура компьютера IBM, которой требовалась команда для использования нужного регистра: отрицательного, нулевого или положительного. Близость к машинам проявлялась и в известной команде GOTO (позднее она была унаследована Basic), означавший прямой переход к той или иной команде.

Возвращаясь к проблеме арифметических выражений, алгоритм перебора стека (то есть анализа всей строки) не был эффективным решением, но он доказал, насколько реализация может быть простой и логичной.

Fortran 1 был научным языком, в его основе лежали операции с комплексными числами и с плавающей запятой. Он даже не умел обрабатывать текст, для этого приходилось преобразовывать его в специальные коды. Поэтому Фортран оказался непригоден для бизнеса, где был специально создан язык Cobol [22].

Синтаксис у него принципиально иной, максимально приближенный к естественному английскому языку. Практически не было арифметики, только выражения вида:

«Move Income To Total Subtract Expenses»

Cobol стал олицетворением максимального удаления от прежнего машинно–арифметического мышления к общечеловеческому. И главное – теперь можно было работать с текстом и записями.

Следующим фундаментальным языком стал Algol (ALGOrithmic Language), предназначенный для научных отчётов и публикаций. В нём впервые появились естественные для нас вещи:

• отличия между присваиванием := и логическим равенством =;
• использование цикла for с тремя аргументами: начальное значение, предел, шаг;
• блочная структура программ, заключённая между begin и end, это исключило необходимость применения GOTO [19].

Именно из Алгол произошли C, C ++, C #, Java и многие другие популярные сегодня языки.

Четвёртым китом 1950–х стал Лисп (LISt Processing language), разработанный специально для обслуживания искусственного интеллекта. Главной его особенность стала работа не с императивными данными, а с функциями. Для этого Джону Маккарти пришлось предусмотреть множество механизмов для нормальной работы: динамическую типизацию, автоматическое распределение памяти, сборщик мусора. В конечном счёте, именно Лисп стал прародителем таких языков, как Python и Ruby, а сам до сих пор активно применяется в ИИ.

Таким образом, 1950–е изменили образ мышления программистов, подарили четыре фундаментальных языка и поставили мир на рельсы компьютерной революции.

Большое количество языков программирования появилось в 1960–1970–х гг. А за всю историю ЭВМ их было создано более тысячи. Но распространились, выдержали испытание временем немногие. В 1965 г. в Дартмутском университете был разработан язык Бейсик. По замыслу авторов это простой язык, легко изучаемый, предназначенный для программирования несложных расчетных задач. Наибольшее распространение Бейсик получил на микроЭВМ и персональных компьютерах. На некоторых моделях школьных компьютеров программировать можно только на Бейсике. Однако Бейсик – неструктурный язык, и потому он плохо подходит для обучения качественному программированию. Справедливости ради следует заметить, что последние версии Бейсика для ПК (например, QBasic) стали более структурными и по своим изобразительным возможностям приближаются к таким языкам, как Паскаль [4].

В эпоху ЭВМ третьего поколения получил большое распространение язык PL/I (Program Language One), разработанный фирмой IBM. Это был первый язык, претендовавший на универсальность, т. е. на возможность решать любые задачи: вычислительные, обработки текстов, накопления и поиска информации. Однако PL/I оказался слишком сложным языком. Для машин типа IBM 360/370 транслятор с него не мог считаться оптимальным, содержал ряд невыявленных ошибок. На ЭВМ класса мини и микро он вообще не получил распространения. Однако тенденция к универсализации языков оказалась перспективной. Старые языки были модернизированы в универсальные варианты – Алгол–68, Фортран–77 [13].

Значительным событием в истории языков программирования стало создание в 1971 г. языка Паскаль. Его автор – швейцарский профессор Н.Вирт – разрабатывал Паскаль как учебный язык структурного программирования.

Наибольший успех в распространении этого языка обеспечили персональные компьютеры. Фирма Borland International, Inc (США) разработала систему программирования Турбо Паскаль для ПК

Турбо Паскаль – это не только язык и транслятор с него, но еще и операционная оболочка, обеспечивающая пользователю удобство работы. Турбо Паскаль вышел за рамки учебного предназначения и стал языком профессионального программирования с универсальными возможностями. Транслятор с Турбо Паскаля по оптимальности создаваемых им программ близок наиболее удачному в этом отношении транслятору – транслятору с Фортрана. В силу названных достоинств Паскаль стал основой многих современных языков программирования, например, таких как Ада, Модула–2 и др. [13]

Язык программирования Си (английское название – С) создавался как инструментальный язык для разработки операционных систем, трансляторов, баз данных и других системных и прикладных программ. Так же как и Паскаль, Си – это язык структурного программирования, но, в отличие от Паскаля, в нем заложены возможности непосредственного обращения к некоторым машинным командам, к определенным участкам памяти компьютера. Дальнейшее развитие Си привело к созданию языка объектно–ориентированного программирования Си++ [15].

Модула–2 – это еще один язык, предложенный Н.Виртом, основанный на языке Паскаль и содержащий средства для создания больших программ. ЭВМ будущего, пятого поколения называют машинами «искусственного интеллекта». Но прототипы языков для этих машин были созданы существенно раньше их физического появления. Это языки ЛИСП и Пролог.

ЛИСП появился в 1965 г. Язык ЛИСП основан на понятии рекурсивно определенных функций. А поскольку доказано, что любой алгоритм может быть описан с помощью некоторого набора рекурсивных функций, то ЛИСП, по сути, является универсальным языком. С его помощью на ЭВМ можно моделировать достаточно сложные процессы, в частности интеллектуальную деятельность людей.

Язык Пролог разработан во Франции в 1972 г. также для решения проблемы «искусственного интеллекта». Пролог позволяет в формальном виде описывать различные утверждения, логику рассуждений и заставляет ЭВМ давать ответы на заданные вопросы [18].

Реализовать тот или иной язык программирования на ЭВМ – это значит создать транслятор с этого языка для данной ЭВМ. Существуют два принципиально различных метода трансляции. Они называются соответственно компиляция и интерпретация. Для объяснения их различия можно предложить следующую аналогию: лектор должен выступить перед аудиторией на незнакомом ей языке. Перевод можно организовать двумя способами:

• полный предварительный перевод – лектор заранее передает текст выступления переводчику, тот записывает перевод, размножает его и раздает слушателям (после чего лектор может и не выступать);
• синхронный перевод – лектор читает доклад, переводчик одновременно с ним слово в слово переводит выступление.

Компиляция является аналогом полного предварительного перевода; интерпретация – аналогом синхронного перевода. Транслятор, работающий по принципу компиляции, называется компилятором; транслятор, работающий методом интерпретации, – интерпретатором.

При компиляции в память ЭВМ загружается программа–компилятор. Она воспринимает текст программы на ЯПВУ как исходную информацию. После завершения компиляции получается программа на языке машинных команд. Затем в памяти остается только программа на ЯМК, которая выполняется, и получаются требуемые результаты.

Интерпретатор в течение всего времени работы программы находится во внутренней памяти. В ОЗУ помещается и программа на ЯПВУ. Интерпретатор в последовательности выполнения алгоритма «читает» очередной оператор программы, переводит его в команды и тут же выполняет эти команды. Затем переходит к переводу и выполнению следующего оператора. При этом результаты предыдущих переводов в памяти не сохраняются. При повторном выполнении одной и той же команды она снова будет транслироваться. При компиляции исполнение программы разбивается на два этапа: трансляцию и выполнение. При интерпретации, поскольку трансляция и выполнение совмещены, программа на ЭВМ проходит в один этап. Однако откомпилированная программа выполняется быстрее, чем интерпретируемая. Поэтому использование компиляторов удобнее для больших программ, требующих быстрого счета. Программы на Паскале, Си, Фортране всегда компилируются. Бейсик чаще всего реализован через интерпретатор [18].

К сегодняшнему дню история мирового программирования привела нас к очень высокому, ранее невиданному уровню развития современных технологий. Благодаря своевременному развитию и усложнению различных языков программирования сегодня является возможным дальнейшее развитие в данном направлении – как для всего мира, так и для России в частности. Так, далее будет рассмотрена подробно история развития программирования в России.

3.2 История программирования в России

Российское программирование имеет богатую историю, ведущую свой отчет от 50–х годов, когда программирование в основном предназначалось для решения военных и промышленных задач, например, для точного расчета места приземления космического корабля Юрия Гагарина. Ранние успехи советского программирования во многом связаны с тем, что советская экономика всегда была сильно индустриализованной и технически ориентированной. Растущая потребность в программистах была разрешена путем переориентации части математиков и физиков на информатику. В те времена количество программистов (да и самих компьютеров) было очень небольшим, так как область применения программирования была достаточно ограниченной. Так, за все 20 лет производства БЭСМ–6, одного из самых успешных компьютеров тех времен (было выпущено всего около 300 штук). Тем не менее, к концу 60–х советская школа программирования находилась на мировом уровне и в промышленной разработке программ, и в научных исследованиях [4].

К сожалению, где–то с начала 70–х годов в программировании, как и в ряде других отраслей, начали наблюдаться первые признаки застоя. Одной из основных причин стала официальная политика ориентации компьютерных платформ на клоны IBM/360 и PDP/11. Считалось, что путем копирования западной аппаратной базы удастся сэкономить деньги, которые впоследствии можно было бы использовать для «гигантского скачка» в программировании. Эта «стратегия» потерпела провал, а Эдгар Дейкстра в своей лекции, прочитанной в России, назвал это решение советского правительства «величайшей победой Запада в холодной войне» (подробнее о ранней истории программирования в России можно прочитать в [1]).

Кризис продолжался до начала 90–х годов. В процессе перехода на рыночную экономику большинство существовавших структур рухнуло [6], что привело, в частности, к радикальной смене преобладающей аппаратной платформы. В течение нескольких лет мэйнфреймы были потеснены мощным потоком персональных компьютеров; так, согласно оценке IDC, в 1997 году в России было продано 1,4 млн. компьютеров. Переход на новую платформу создал потребность в целом ряде новых услуг, например, в разработке программ и системной интеграции, которые стали предоставлять молодые частные компании. Большинство современных лидеров в компьютерном бизнесе России – представители этой «новой волны»; сегодня такие компании вполне могут считать себя ветеранами рынка, несмотря на возраст от 8 до 12 лет.

Компьютерный рынок быстро увеличивался вплоть до кризиса 1998 года. Отечественная компьютерная индустрия была одной из наиболее пострадавших из–за своей зависимости от западного рынка; лишь совсем недавно Россия снова вышла на уровень 1997 года по количеству продаваемых компьютеров. Тем не менее, сегодня перспективы компьютерного рынка в России выглядят очень хорошими; страна демонстрирует очень быстрый рост темпов продаж компьютеров, при том, что рынок еще ненасыщен: на 100 человек в России приходится всего лишь около 5 компьютеров (в США – 62) [17].

Самым большим конкурентным преимуществом российской индустрии программирования является наличие большого количества хорошо обученных технических специалистов. Типичный российский программист обладает как минимум высшим образованием в программировании, технических или точных науках, что совсем нехарактерно для западных стран. Например, примерно 86% американских программистов обладают лишь степенью бакалавра, закончили специальные двухгодичные курсы или вообще ограничились средним образованием [3].