Урок второй.
История языков программирования и принципы работы ПК.
Часть первая.
"В начале было Слово.
И слово это было в два байта".
Анекдот на тему.
Компьютеры были изобретены достаточно давно. Первые из них вообще были ламповыми и занимали очень много места, и требовали целый штат обслуживающего персонала. В те годы был заложен принцип работы всех компьютеров, который справедлив и сейчас. Все данные передаются и записываются в бинарном виде, т.е. при помощи двоичного кода (о системах счисления мы поговорим позднее). Выглядит он примерно следующим образом: 10110100 11111010 00001011 и т.д. Это называется машинным языком. В ПК заложена система сигналов-импульсов двух видов, имеющих логическое значение. Примеры: да-нет, верно-ложно, плюс-минус, включено-выключено. Эти понятия очень приближенные, те кто занимаются именно конструированием "железа" ПК (жесткие длиски, процессоры, карты оперативной памяти) могут конечно возмутиться от такого примитивного объяснения и многое дополнить, но на курсе программирование этого объяснения хватает, чтоб понять основной принцип.
Так появился «бит» bit. Бит это единица информации, которая может принимать значение или 0, или 1, т.е. «включён или выключен». Восемь бит объединяются в байт, т.е. один байт равен 8 битам. Почему именно 8? Да потому что первые компьютеры были восьми разрядными и могли работать одновременно только с 8-ю битами, например, 010000111. Позже вы узнаете, что в один байт можно записать любое число до 255. Но это очень мало, поэтому чаще используют более крупные градации:
1. Два байта = слово.
2. Два слова = двойное слово.
Кстати сказать, данные на диске также хранятся в двоичном виде. Даже текстовые файлы на диске выглядят в виде нулей и единиц. Честно сказать, не знаю как это происходит сейчас на современных жестких дисках, но на старых моделях запись велась с помощью магнитного принципа и имела также два значения: размагничено и намагничено, что соответствовало нулю и единице. Каждое из этих значений занимало один бит. Точно так же (в виде нулей и единиц) выглядит и любая программа, только её называют машинным кодом. Давай с ним познакомимся немного поближе.
Любая программа представляет собой последовательность команд. Эти команды называются процессорными инструкциями. По этим инструкциям процессор определяет, что и как ему нужно делать. Когда ты запускаешь программу, компьютер загружает её машинный код в память и начинает выполнять. Наша задача, как программистов написать эти инструкции, чтобы компьютер понял, что мы от него хотим.
Как видите программировать на машинном языке сложно. Одна из причин этого - цифровая форма записи команд и данных, для людей более привычны символьные обозначения. Например, команда складывания двух регистров (грубо говоря содержимого двух ячеек памяти процессора) выглядит так: #03C3 (Это шестнадцатеричное отображение машинного кода). Нам это мало о чём говорит, и запомнить такую команду очень тяжело. На много проще написать «сложить число 1 + число 2».
Первое время программисты писали в машинных кодах (Вечная им за это память и уважение. Лично мне такое может разве что в страшном сне приснится.), пока кому-то не пришла в голову идея: «Почему бы не писать текст программы на понятном языке, а потом заставлять компьютер переводить этот текст в машинный код?». Идея действительно заслуживала внимания. Так появился первый компилятор – программа, которая переводила текст программ в машинный байт-код. А язык, на котором писался
текст программы, назвали языком программирования. Первым языком программирования был язык ассемблера (Assembler, переводится, как "сборщик". Другое название - автокод - правда сейчас его уже так никто не называет), представляющий собой фактически символьную форму записи машинного языка: в нем вместо цифровых кодов операций выписывают привычные знаки операций или их словесные названия, вместо адресов - имена, а константы записывают в десятичной системе. Программу, записанную в таком виде, вводят в ЭВМ и подают на вход специальному транслятору (почти тоже самое, что и компилятор), называемого ассемблером, который переводит ее на машинный язык, и далее полученную машинную программу выполняют.
Как видно, выполнение программы, написанной на языке ассемблера, осуществляется в два этапа: сначала трансляция, затем счет. Это, конечно, увеличивает время, однако на это охотно идут, т. к. составлять программы на языке ассемблера намного проще, чем на машинном языке. Поэтому в настоящее время, если нужно написать машинную программу, ее не пишут на машинном языке, а пишут только на языке ассемблера (ЯА).
Теперь рассмотрим в чем заключалось удобство ЯА. Можете не пугаться, программирование на ассемблере мы изучать вроде не собираемся, поэтому особо не учите, лишь ловите суть разницы языков.
Вот пример машинного кода: 8BC3.
И тоже самое на языке ассемблера: "mov eax, ebx". Видите как цифры заменили на понятные слова?
Разберем, что все это значит:
"eax" и "ebx" - это регистры процессора. В нашем случае регистры данных (аккумулятор и база).
Регистр процессора - это специально отведенная память для временного хранения какие-либо данных. Грубо говоря это ячейки памяти, через которые проходят и распределяются все данные на ПК.
"mov" - (от англ. move - в данном случае "загрузить") - это команда присваивания (копирования) значения.
"mov eax, ebx" - переведем на нормальный язык - этой командой мы копируем (присваиваем) в регистр "eax" данные хранящиеся в регистре "ebx".
Видите? Всем раздали имена и назначения, а потом просто стали ими манипулировать. Компилятор (транслятор) переводил команды ассемблера в машинный код.
Вроде все прекрасно и удобно, но почему-то среди программистов возникли споры и разногласия. Кто-то воспринял новый метод с удовольствием. А кто-то говорил, что машинные коды лучше. Любители языка Assembler хвалили компилятор за то, что программировать стало проще и быстрее, а противники утверждали, что программа, написанная в кодах, работает быстрей. Говорят, что эти споры доходили до драк и иногда лучшие друзья становились врагами. А в принципе, и те и другие были правы. На языке Assembler действительно программу писать легче и быстрей, а в машинных кодах программа работала быстрее.
К тому моменту, когда программист напишет свою первую версию в машинных кодах, программист на языке Assembler выпустит уже пару новых версий своего шедевра. Те, кто программировал на языке Assembler превратились в убегающих вперед, а те, кто программировал в машинных кодах превратился в вечно
догоняющих. В конце концов, первые убежали на столько, что вторые не смогли догнать, и вынуждены были или перейти на Assembler или отойти от программирования на совсем.
На этом первая часть урока заканчивается. До новых встреч!
P.S. - В качестве маленького домашнего задания, ответьте на один вопрос: "Почему машинный код называют "байт-кодом"?". В уроке достаточно материала, чтобы ответить на него. Удачи!

Отредактировано Законник (2011-01-16 16:16:55)

Это запоминать не надо... просто понять и всё... Вам это скорее всего не понадобится для программирования на Паскале, хотя и там можно делать ассемблерные вставки, но об этом много позднее объясню, если вообще понадобится.
Я про это рассказывал, чтобы поняли принцип работы ПК и как это всё развивалось.

Урок второй.
История языков программирования и принципы работы ПК.
Часть вторая.
Как было сказано в предыдущем уроке, после создания ассемблера всем так или иначе пришлось перейти на него. Причины были довольно просты - бизнес. Уже в ту пору стали писать платные программы, хотя бы для учреждений. Рынок задает темп, а писать на машинном коде очень долго.
Но пришло время и многие осознали, что ассемблер по своему тоже сложен и можно было бы написать языки программирования еще более понятные человеку. Вот тут начался бум. Языки программирования стали появляться один за другим. Так появились С, ADA, FoxPro, Fortran, Basic, Pascal и другие. Некоторые из них были предназначены только для детей, а некоторые и для профессиональных программистов. Вот о них в этом уроке мы и поговорим подробнее.
В середине 50-х годов под руководством Джона Бэкуса для фирмы IBM был разработан алгоритмический язык программирования FORTRAN (FORmula TRANslator). Несмотря на то, что уже существовали разработки языков, выполняющие преобразование арифметических выражений в машинный код, создание языка FORTRAN, предоставляющего возможность записи алгоритма вычислений с использованием условных операторов и операторов ввода/вывода (команды ввода данных с клавиатуры и вывода этих или других данных на дисплей), стало точкой отсчета эры алгоритмических языков программирования.
К языку FORTRAN предъявлялись требования cоздания высокоэффективного кода. Поэтому многие конструкции языка первоначально разрабатывались с учетом архитектуры IBM 407. Успех разработки этого языка привел к тому, что сторонние разработчики других вычислительных систем стали писать свои версии трансляторов (компиляторов) этого языка. FORTRAN IV, разработанный в 1966 году, стал первым стандартом, именуемым FORTRAN 66.
Как альтернатива языку FORTRAN, первоначально ориентированному на архитектуру IBM, под руководством Питера Наура в конце 50-х годов был разработан язык ALGOL (ALGOrithmic Language). Основной целью, разработчиков этого языка, было сделать его независимым от конкретной архитектуры вычислительной системы. Кроме того они стремились разработать язык, удобный для описания алгоритмов и применяющий систему обозначений, близкую к той, что принята в математике.
Допустим, нужно от восьми отнять два.
На ассемблере код этого примера выглядел бы примерно так:

Создатели же алгоритмических языков, хотели, чтобы программист писал математическими выражениями:

Согласитесь, что для начинающих это более понятно.
Языки FORTRAN и ALGOL были первыми языками, ориентированными на программирование вычислений.
Язык PL/I, первые версии которого появились в начале 60-х годов, был первоначально ориентирован на IBM 360 и расширял возможности языка FORTRAN некоторыми средствами языка COBOL, разработанного в эти же годы. Несмотря на определенную популярность языка PL/I у программистов, работавших на компьютерах IBM и машинах серии ЕС, в настоящее время он представляет чисто теоретический интерес.
В конце 60-х годов под руководством Найарда и Дала был разработан язык Simula-67, использующий концепцию пользовательских типов данных (о том, что это такое, вы узнаете на уроках по языку Паскаль). Фактически это первый язык, применяющий понятие классов.
Создателями языка Basic были John George Kemeny и Тоm Kurtz, работавшие в Дортмундском колледже в 1964 году. Собственно, как и Pascal, Basic был предназначен для обучения студентов.
Возможно, это и повлияло на то, что два человека, теперь широко известных, Пол Аллен и Уильям Гейтс в далеком 1975 году начали разрабатывать интерпретатор Бейсика для персонального компьютера Altair, основав в дальнейшем компанию Microsoft, ставшую одной из крупнейших компьютерных империй. В те далекие годы Basic стал первым продуктом, выпущенным этой компанией.
На этом история Бейсика, однако, не заканчивается. Он был успешно перенесен на другие компьютеры, такие как Apple, Commodore и Atari. Затем интерпретатор был написан для только что появившегося компьютера IBM PC. Он не только поставлялся как программа, но и зашивался в ПЗУ компьютера. Многие ветераны, возможно, еще помнят времена, когда после включения машины даже при отсутствии винчестера или дискет можно было писать программы на встроенном Бейсике (У нас в школе было два таких "ПК" - мои комментарии).
В середине 70-х годов Вирт предложил язык Pascal, который сразу стал широко использоваться. В это же время по инициативе Министерства обороны США началась работа по созданию языка высокого уровня Ada, названного в честь Ады Лавлейс, программистки и дочери лорда Байрона. Над проектом работали четыре независимые группы, но все они использовали как основу язык Pascal. В начале 80-х годов был разработан первый промышленный компилятор языка Ada.
Универсальный язык программирования С (Си) был разработан в середине 70-х годов Денисом Ритчи и Кеном Томпсоном. Этот язык стал популярным языком системного программирования и в свое время использовался для написания ядра операционной системы UNIX. Стандарт языка С начал разрабатываться рабочей группой института стандартов ANSI в 1982 году. Международный стандарт ISO языка С принят в 1990 году. Язык С лег в основу разработки языков программирования C++ и Java, которые актуальны и сейчас, более того, они являются одними из основных языков программирования на данный момент.
Наряду с алгоритмическими языками параллельно развивались и языки, предназначаемые для обработки деловой информации, а также языки искусственного интеллекта. К первым относится язык COBOL (COmmon Business Oriented Language), а ко вторым – языки LISP (LISt Processing) и Prolog. Язык LISP, разработанный в 60-х годах под руководством Дж. Маккарти, был первым функциональным языком обработки списков, который нашел широкое применение в теории игр.
С появлением персональных компьютеров языки стали составными частями интегрированных сред разработки. Появились языки, применяемые в различных офисных программах, например VBA (Visual Basic for Application).
В середине 80-х годов им был реализован QuickBasic (последняя версия 4.5). Это полностью компилируемый язык, с нормальными структурными конструкциями, пользовательскими типами данных, причем еще и совместимый со старыми версиями (Basic и GW Basic). По тем временам это был большой шаг вперед Basic стало возможным использовать наравне с Pascal или С.
В 90-х годах с распространением сети Интернет расширяется возможность распределенной обработки данных, что отражается и на развитии языков программирования. Появляются языки, ориентированные на создание серверных приложений, такие как Java, Perl и PHP, языки описания документов – HTML и XML. Традиционные языки программирования С++ и Pascal также претерпевают изменения: под языком программирования начинает пониматься не только функциональность самого языка, а также библиотеки классов, предоставляемые средой программирования (частично об этом мы поговорим при изучении Паскаля).
Области применения языков программирования:
В настоящее время языки программирования применяются в самых различных областях человеческой деятельности, таких как:
научные вычисления (языки C++, FORTRAN, Java);
системное программирование (языки C++, Java);
обработка информации (языки C++, COBOL, Java);
искусственный интеллект (LISP, Prolog);
издательская деятельность (Postscript, TeX);
удаленная обработка информации (Perl, PHP, Java, C++);
описание документов (HTML, XML).
С течением времени одни языки развивались, приобретали новые черты и остались востребованы, другие утратили свою актуальность и сегодня представляют в лучшем случае чисто теоретический интерес, являясь уже "мертвыми" языками.

Йокки
А зачем всё это писать в одном уроке? Уровень восприятия у всех разный. Вы никогда не наблюдали за студентами или просто школьниками, когда им объясняют что такое блок-схемы? Вот этим смайликом всего не передать... А тема то пустиковая! Но больше половины класса сидят и ничего не понимают, у них на лицах сперва идет череда задумчивости, удивления, страха и в конце наступает полная прострация... Чтобы преподаватель ни говорил или спрашивал, они не просто не отвечают, а перестают как либо реагировать, будто их тут и нет. Прям зомби под гипнозом. Я раза три такое наблюдал. Довольно смешно было.
Поэтому мешать всё в одну кучу я не не собираюсь, равно как и писать большие талмуды. В интернете вообще мало народу читают километровые сообщения на форумах. К тому же это всего лишь краткий обзор и он не подразумевает описывать всю конкурентную борьбу фирм разработчиков, которая напоминает зону военных действий. Если это делать, то пришлось бы описывать ни только технические отличия всех продуктов этих фирм, но и историю версий каждого продукта в отдельности. Плюс порой в лидеры выбивались не те у кого продукт лучше, а кто как себя рекламировал и продвигал. Пришлось бы осветить все их маркединговые и вообще экономические ходы связанные с той или иной их разработкой. В результате получилась бы целая книга интересная единицам. Так что не вижу смысла это делать.
Я не даром разделил уроки на части. В следующей части поговорим и о Делфи и иже с ним. Я современные средства разработки ПО и баз данных оставил на закуску. Не всё сразу.

Что именно объяснить? Если блок-схемы, то это через пару-тройку уроков только будет...

Йокки
Ну что ж поделаешь... я не такой древний и многоуважаемого дядю Нортона не то что в глаза не видел, но и не слышал. Я впервые работал на информатике на старом советском "Электронике", который работал от 12 Вольт. Потом немного на Windows 95, но по самой оболочке на лазал, нам запрещали, только в среде Бейсика работали. Потом в 11-ом классе какой-то депутат балатировался и подарил школе около 15-ти Пентиум 3 с операционкой Windows 98, за этот год мы прошли программу всего курса современной информатики. Голопом по Европам... Кстати сказать, этот депутат тогда так и не выйграл выборы... Кто ж так делает?.. Делать пиар на благотворительности и никому не сообщить об этом. Собрали бы всех в актовом зале, толкнули речь... в газетах бы написали... А то у нас даже не все учителя знали, как его зовут, вот и не смогли за него проголосовать, хоть и хотели...
А нормальный ПК с Windows ХР у меня только в конце института появился.
К тому же я предпочитаю изучать то, что можно применить на практике в конкретном случае, без стратегических планов. Когда надо, тогда и учу дополнительные темы, так как у меня не всегда хватает времени для полномасштабного изучения курса отдельной дисциплины.
Я обучаю так, как считаю нужным. Если вас мои объяснения не устраивают, то я придумал как нам поступить! Вы всегда можете начать публиковать здесь свои собственные уроки в таком виде, как вы считаете правильным. Места здесь всем хватит!

Отредактировано Законник (2011-01-20 16:21:54)

Откуда такая фомильярность? Я вроде повода не двал. Ни здесь, ни у Ремпеля, ни у себя на форуме ни разу не перевирал чужие имена и ники, как бы к человеку ни относился. Если вы не хотите писать по делу или публиковать свои уроки, то прошу избавить меня от своих необоснованных издевок.

Да я не спорю! Просто если ты профи, то и веди себя сообветственно (достойно). Умничать же каждый может. А тут уж не знаешь что и думать. Толи у человека зазнайство и мания величия, толи наоборот комплексы и попытка поднять самооценку за счет высмеивания других. Но чтобы это на самом деле не было, надеюсь это временное явление...