Реферат: Языки программирования составные части и их назначение

По моему мнению, тема « ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ» очень актуальна на сегодняшний день, ведь прогресс компьютерных технологий определил процесс появления новых разнообразных знаковых систем для записи алгоритмов, для повышения эффективности труда пользователя, а также сокращения времени и затрат на подготовку и выполнение программ.

Команды, выполняемые процессором, являются электрическими сигналами, которые можно представить в виде нулей и единиц. Каждой команде соответствует свое число. Таким образом, процессор имеет дело с машинным кодом. Написать программу на нем может только очень опытный программист, хорошо знающий "архитектуру" процессора ( его устройство) и систему команд ( набор допустимых инструкций).

Совокупность средств и правил представления алгоритма в виде, пригодном для выполнения вычислительной машиной, называется языком программирования. Из чего же состоят эти языки программирования, какого их назначения и примеры, я рассмотрю в своем реферате.

Что такое программа и язык программирования?

Программа - это запись (реализация) алгоритма на языке программирования.

"...Программа - законченный последовательный набор команд, операторов, реализующих решение функциональной задачи..."

Извлечение из документа:

Приказ Минздравсоцразвития РФ от 16.01.2006 N 22
"Об утверждении Межотраслевых типовых норм времени на работы по сервисному обслуживанию оборудования телемеханики, сопровождению и доработке программного обеспечения"

Язык – это набор правил, определяющих систему записей, составляющих программу.
Язык программирования - это специальный язык, на котором пишут команды для управления компьютером. Языки программирования созданы для того, чтобы людям было проще читать и писать для компьютера, но они затем должны транслироваться в машинный код, который только и может исполняться компьютером.
Языки программирования можно разделить на языки высокого уровня и языки низкого уровня.

Язык низкого уровня - это язык программирования, предназначенный для определенного типа компьютера и отражающий его внутренний машинный код; языки низкого уровня часто называют машинно-ориентированными языками. Их довольно сложно изучать, поскольку для этого требуется хорошо знать принципы внутренней работы компьютера. Примеры (ассемблер, форт).

Язык высокого уровня - это язык программирования, предназначенный для удовлетворения требований программиста; он не зависит от внутренних машинных кодов компьютера любого типа. Языки высокого уровня используют для решения проблем и поэтому их часто называют проблемно-ориентированными языками. Каждая команда языка высокого уровня эквивалентна нескольким командам в машинных кодах, поэтому программы, написанные на языках высокого уровня, более компактны, чем аналогичные программы в машинных кодах.

Этапы разработки программы.

В процессе создания любой программы можно выделить несколько этапов.

· Постановка задачи – выполняется специалистом. Необходимо определить цель задачи, ее содержание и общий подход к решению.

· Анализ задачи и моделирование – определяются исходные данные и результат.

· Разработка или выбор алгоритма решения задачи – программист должен выбрать оптимальное решение на основе математического описания.

· Проектирование общей структуры программы – формируется модель решения с последующей детализацией.

· Кодирование – запись алгоритма на языке программирования.

· Откладка и тестирование программы. Под откладкой понимается устранение ошибок в программе. Тестирование позволяет вести их поиск и, в конечном итоге, убедиться в том, что полностью отлаженная программа дает правильный результат.

· Анализ результатов.

Состав языка.

А) Операторы.

Язык программирования можно уподобить очень примитивному иностранному языку с жесткими правилами, не имеющими исключений. Изучение иностранного языка обычно начинают с алфавита, затем переходят к простым словам, далее рассматривают законы построения фраз, и только в результате длительной практики становится свободно выражать на этом языке свои мысли.

Программа состоит из исполняемых операторов и операторов описания.

Исполняемый оператор задает законченное действие, выполняемое над данными. Примеры исполняемых операторов: вывод на экран, занесение числа в память, выход из программы.

Оператор описания , как и следует из его названия, описывает данные, над которыми выполняются действия. Примером описания может служить предложение «В памяти следует отвести место для хранения целого числа, и это место мы будем обозначать А».

Исполняемые операторы для краткости часто называют просто операторами, а операторы описания – описаниями. Описания должны предшествовать операторам, в которых используются соответствующие данные. Операторы программы исполняются последовательно, один за другим, если явным образом не задан другой порядок.

Б) Алфавит и лексемы.

Алфавит языка состоит из:

· Прописных и строчных букв латинского алфавита;

· Используется знак подчеркивания;

· Десятичных цифр ( 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 );

· Шестнадцатеричных цифр ( 0,1, …, 9, А, В, …, F);

· Специальных символов;

· Составных символов.

В) Константы.

Каждый элемент данных, используемый в программе, является константой или переменной.
Константами называются элементы данных, значения которых в процессе выполнения программы не изменяются. Например, в языке Паскаль используются константы следующих типов:
1) числовые – предназначены для представления числовых данных (целых и вещественных).
2)символьные и строковые константы – отдельные символы и их последовательности. Заключаются в апострофы.

Целые константы делятся на десятичные и шестнадцатеричные (представляют собой знак $, непосредственно за которым следуют шестнадцатеричные цифры: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F).

Вещественные константы записываются с точкой перед дробной частью. Либо целая, либо дробная часть может отсутствовать. Вещественная константа с порядком представляется в виде мантиссы и порядка . Мантисса записывается слева от знака Е или е, порядок справа от этого знака. Значение константы определяется как произведение мантиссы и возведенного в указанную в порядке степень числа 10. Пробелы внутри числа не допускаются.

Символьные константы служат для представления любого символа из набора, используемого в данном компьютере. Так как под каждый символ отводится 1 байт (единица хранения и обработки цифровой информации, байт считается равным восьми битам) , всего используется 256 символов, так как диапазон возможных значений 0-255.
Десятичный код символа, обозначается предваряемым знаком # .А буква, предваряемым знаком ^ .

Строковая константа – это последовательность символов, расположенная на одной строке и заключается в апострофы. Если требуется представить сам апостроф, он дублируется. Всего 126 символов.

Г) Имена, ключевые слова и знаки операций.

Имена в программах служат той же цели, что и имена людей, - чтобы обращаться к программным объектам и различать их, то есть идентифицировать. Поэтому имена также называют идентификаторами ( в информатике специальное наименование, имя элементарных данных, массивов данных, программ или других объектов, которые запрашиваются, обрабатываются и выдаются на выход ЭВМ).
Имена дает программист, при этом следует соблюдать некоторые правила:

· Имя должно начинаться с буквы;

· Имя должно содержать только буквы, знак подчеркивания и цифры;

· Прописные и строчные буквы не различаются;

· Длина имени практически не ограничена (63 символа ).

Имена даются элементам программы, к которым требуется обращаться: переменным, константам, процедурам, функциям и т. д.).

Ключевые слова – это идентификаторы, имеющие специальное значение для компилятора . Их можно использовать только в том смысле, в котором они определены. Например, для описания переменных определено ключевое слово var . Имена, создаваемые программистом не должны совпадать с ключевыми словами.

Знак операции – это один или более символов, определяющих действие над операндами. Внутри знака операции пробелы не допускаются. Чаще всего знаки операции состоят из одного символа.
Например:
1. унарная операция not , унарный минус -,взятие адреса @ .
2. операция типа умножения: *, /, div, mod, and.
3.операция типа сложения: +, -, or.
4.операции отношения: =, <, >,<=.

Д) Переменные.

Переменные, в отличие от констант могут менять свои значения при выполнении программы. В программировании переменную можно трактовать как одну или несколько ячеек оперативной памяти компьютера (предназначена для временного хранения и передачи данных и команд процессору, для выполнения им операций), которым присвоено определенное. Содержимое этих ячеек может меняться, но имя остается неизменным. Каждое новое значение, записанное в ячейку памяти, «затирает» предыдущее значение, поэтому в любой момент времени переменная имеет только одно, текущее, значение.

В математике значение переменной в рамках определенной задачи неизменно. Именно поэтому высказывание, а:=а+1 математик сочтет неверным. Тем не менее, для программиста это абсолютно правильная конструкция, которая задает вычисление суммы содержимого ячейки а и числовой константы 1 и занесение полученного результата в ту же ячейку а . после выполнения этого действия старое значение переменной а будет безвозвратно потеряно, так как одна ячейка памяти не может вместить сразу несколько значений. Это очень важный момент в программировании.

Все переменные, используемые в программе, должны быть описаны в разделе описания переменных, начинающемся со служебного слова var . Для каждой переменной задается ее имя и тип – integer (целое), real(реальное), char ( значение переменных в апострофах).

Е) Пример программы.

{1}

{2}
{3}
{4}
{5}
{6}
{7}

Для того чтобы лучше представлять себе, о чем идет речь, рассмотрим простейшую программу на Паскале.

program ;
var;
a, b, sum : integer;
begin
readln( a, b);
sum := a + b;
writeln( ‘Суммачисел ‘, a, ‘и ‘, b, ‘ равна ‘, sum);
end.

В первой строчке заглавие программы.

Во второй строке располагается оператор описания величин, которые будут использоваться в программе. Для каждой величины задается имя, по которому к ней будут обращаться, и ее тип. Словом VAR обозначается тот факт, что a , b и sum – переменные, то есть величины, которые во время работы программы могут менять свои значения. Для всех переменных задан целый тип, он обозначается integer (указания, что эти переменные целые числа). Тип необходим для того, чтобы переменным в памяти было отведено соответствующее место.

Исполняемые операторы программы располагаются между служебными словами begin и end , которые предназначены для объединения операторов и сами операторами не являются. Операторы отделяются друг от друга точкой с запятой.

Ввод с клавиатуры выполняется в четвертой строке с помощью стандартной процедуры с именем readln . В скобках после имени указывается, каким именно переменным будут присвоены эти значения. Для вывода результатов работы программы в шестой строке используется стандартная процедура writeln . В скобках через запятую перечисляется все, что мы хотим вывести на экран, при этом пояснительный текст заключается в апострофы. Например, если ввести в программу числа 2 и 3, результат будет выглядеть так:
СУММА ЧИСЕЛ 2 И 3 РАВНА 5

В пятой строке выполняется вычисление суммы и присваивание ее значения переменной sum . Справа от знака операции присваивания , обозначаемой символами := , находится так называемое выражение. Выражение – это правило вычисления значения. Выражения являются частью операторов.

Для того чтобы выполнить программу, требуется перевести ее на язык, понятный процессору,- в машинные коды. Этим занимается компилятор . Каждый оператор языка переводится в последовательность машинных команд, которая может быть весьма длинной. Компилятор планирует размещение данных в оперативной памяти в соответствии с операторами описания. Попутно он ищет синтаксические ошибки, то есть ошибки записи операторов.

После каждой строчки ставится точка с запятой ,кроме begin –после него ничего не ставится, а после end ставится точка.

Заключение.

Новые языки и средства программирования появляются непрерывно, поэтому программист вынужден учиться всю жизнь. Следовательно, очень важно это делать быстро и эффективно. Для этого надо подходить к освоению каждого языка системно: выделить составные части, понять их организацию и взаимосвязь.

Моя работа основывалась на составных частях языка программирования и их назначения. Это является определенно «базой», которая лежит в основе программирования.

Приложение №1(константы).

Константы
Целые		Вещественные		Символьные	Строковые
Десятичные	Шестнад-цатеричные	С плавающей точкой	С порядком
2 15	$0101 $FFA4	-0.26 .00521.	1.2e4 0.1E-5	‘k’ #186 ^M	‘абырвалг’ ‘I’’m fine’

Примечания : 1.2е4 значение 1.2*10⁴ ,
0.1Е-5 значение 0.1*10^-5 .

and - и	export- экспорт	program - программа	var - переменные
begin - начать	file – файл for - для	set - множество	xor - или
case - вариант	function - функции	then -тогда	of - из
const -константа	goto - перейти	to - увеличивая	or - или
div -деление нацело	if -если	type - тип	repeat - повторять
do - выполнять	In - в	until - до	for - для
downto –уменьшить до	nil-отсутствие	uses –включение библиотечных модулей	forward - опережающий
else - иначе	not - нет	with - с	inline - основной
end - конец	mod –остаток от деления	object - объект	packed -упакованный

Приложение №2 (ключевые слова).

Ключевые слова имеют специальный смысл, и переопределять их нельзя.

Приложение №3( языки программирования).

Язык	Основное использование	Описание
Ада	В обороне	Высокого уровня
Ассемблер	Работы, требующие детального контроля за аппаратным обеспечением, быстрого исполнения и программ малого размера	Быстрый и эффективный, но требующий определенных усилий и навыков
Бейсик	В образовании, бизнесе, дома	Прост в изучении
С	Системное программирование, универсальное программирование	Быстрый и эффективный, широко используется как универсальный язык
С++	В объектно-ориентированном программировании	Основан на языке С
Кобол	Программирование в бизнесе	Жестко ориентирован на коммерческие задачи, легко научиться, но очень много операторов
Форт	Управление приложениями	Использует инверсную польскую запись
Фортран	Научная работа и вычисления	Основан на математических формулах
Лисп	Искусственный интеллект	Язык символов с репутацией трудно изучаемого
Модула-2	Системное программирование и программирование в режиме реального времени, универсальное программирование	Высоко структурирован, предназначен заменить Паскаль для приложений "реального мира"
Оберон	Универсальное программирование	Небольшой, компактный язык, соединяющий многие черты Паскаля и Модула-2
Паскаль	Универсальный язык	Высоко структурирован
Пролог	Искусственный интеллект	Символьно-логическая система программирования, в начале предназначенная для решения теорем, но сейчас использующаяся чаще для решения задач, связанных с искусственным интеллектом

Приложение №4 (специальные символы).

Символ	Название
+	Плюс
-	Минус
*	Звездочка
/	Дробная черта
=	Равно
>	Больше
<	Меньше
[ ]	Квадратные скобки
( )	Круглые скобки
@	Коммерческое а
{ }	Фигурные скобки
.	Точка
,	Запятая
:	Двоеточие
;	Точка с запятой
‘	Апостроф
#	Номер
$	Знак денежной единицы
Пробел ( не имеет обозначения)

Приложение №5 ( составные символы).

Символ	Название
:=	Присваивание
< >	Не равно
. .	Диапазон значений
( * * )	Альтернатива { }
<=	Меньше или равно
>=	Больше или равно
( . . )	Альтернатива [ ]

Список литературы

1. Рапаков Г. Г., Ржеуцкая С. Ю.
TurboPascal для студентов и школьников. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 352 с.: ил.

2. Павловская Т. А.
Паскаль. Программирование на языке высокого уровня: Учебник для вузов – СПб.: Питер, 2006. – 393 с.: ил.

3. Консультант плюс