Вопрос №16.

Лингвистическое обеспечение САПР.

Языки программирования.

Общие сведения. Лингвистическое обеспечение САПР включает различные языковые средства, которые делятся на две группы:

1. языки программирования;

2) языки проектирования.

Под термином язык в данном случае понимается любое средство общения, любая система символов или знаков, используемых для обмена информацией.

Языки программирования служат для записи программ. Ими пользуются главным образом при подготовке программ, а не при экс­плуатации САПР.

Языки проектирования предназначены для представления и пре­образования исходной информации при выполнении проектных про­цедур с помощью программного обеспечения. Эти языки применяются пользователями САПР в процессе их инженерной деятельности.

Алгоритмические языки. С момента использования ЭВМ для расчетов и проектирования возникла проблема общения человека с машиной. Первоначально программа для ЭВМ готовилась в машин­ных кодах. Такие машинные программы могли разрабатываться только узкими специалистами — программистами, знающими устрой­ство и особенности конкретной ЭВМ. Инженер-пользователь для выполнения расчетов на ЭВМ в своей проблемной области должен был обращаться к программисту. В этом случае имела место цепочка: пользователь — программист — машинная программа — ЭВМ.

Такая цепочка приводила к большим затратам трудовых ресурсов и времени. Программирование задач на машинном языке ограничи­вало использование ЭВМ.

Эта проблема была решена после создания алгоритмических язы­ков высокого уровня, отличающихся универсальностью. Для того что­бы машина понимала языки высокого уровня, необходим переводчик с этих языков на машинный. Таким переводчиком является трансля­тор, т. е. программа, которая преобразует программу, написанную на языке высокого уровня, в машинную. В результате возникает сле­дующая цепочка: пользователь — программа на языке высокого уровня — транслятор — машинная программа — ЭВМ.

Символика и логика алгоритмических языков близки к принятым в математике и в русском и английском языках. Вместе с тем эта символика и правила записи строго однозначны и могут автомати­чески (формализованно) переводиться в команды машины.

Алгоритмический язык — это набор символов и систе­ма правил образования и истолкования конструкций из этих символов для задания алгоритмов. Алгоритмический язык для записи программ и данных называют языком программирования. В каче­стве языков программирования в САПР находят применение машин­но-ориентированные языки типа АССЕМБЛЕР и алгоритмические языки высокого уровня.

Алгоритмические языки высокого уровня в сравнении с машинно-ориентированными языками удобнее для реализации алгоритмов численного анализа, легче осваиваются инженерами, позволяют повысить производительность труда программистов при разработке программ и их адаптации к различным типам ЭВМ. Наибольшее при­менение находят языки ФОРТРАН, ПЛ/1, АЛГОЛ-60, БЕЙСИК, ПАСКАЛЬ, СИ, МОДУЛА.

Однако языки типа АССЕМБЛЕР отличаются большей универ­сальностью, т. е. обладают более широкими возможностями для описания кодов различных форматов, логических операций и проце­дур. При использовании этих языков требуются меньшие затраты машинного времени и памяти. Так, например, при трансляции с язы­ка ФОРТРАН затраты машинного времени в 1,5—2,5 раза больше, чем при трансляции с машинно-ориентированных языков типа АССЕМБЛЕР.

Учитывая достоинства машинно-ориентированных и алгоритмиче­ских языков высокого уровня, их можно применять одновременно для решения различных задач при разработке САПР. При этом язык АССЕМБЛЕР используют:

при разработке модулей с большим количеством логических oпeраций и операций над отдельными группами разрядов машинных слов, так как в этой ситуации возможности алгоритмических языков высокого уровня недостаточны;

при жестких требованиях к модулю по показателям затрат машин­ного времени и памяти.

В остальных случаях определяющими требованиями являются повышение производительности труда программистов и инвариантность к типам ЭВМ, что обусловливает применение языков высокого уровня.

Алгоритмический язык ФОРТРАН (FORmula TRANslation — пе­реводчик формул) предназначен для научных и инженерных задач, решаемых на ЭВМ. Этот язык разработан в 1956 г. и в настоящее вре­мя является основным алгоритмическим языком. В САПР исполь­зуются две версии языка программирования ФОРТРАН: ФОРТРАН-IV— для крупных и средних ЭВМ; базисный ФОРТРАН — для малых и мини-ЭВМ.

АЛГОЛ-60, разработанный в 1960 г., оказал большое влияние на дальнейшее развитие языков программирования. Операторы АЛГОЛа очень близки к естественному английскому языку и, кроме того, позволяют писать хорошо структурированные программы.

Алгоритмический язык ПЛ/1 (Programming Language/1) раз­работан в 1966 г. В отличие от языка ФОРТРАН он имеет более широкие возможности при обработке больших массивов информации и описании структур исходных данных. Этот язык ориентирован на крупные модели ЭВМ и на ПЭВМ.

В последнее время все большее распространение, особенно для мини- и микроЭВМ, получает алгоритмический язык БЕЙСИК, раз­работанный в 1965 г. Этот язык очень похож на ФОРТРАН, только значительно проще. Особенно большие возможности БЕЙСИКА про­являются при решении задач в режиме диалога с ЭВМ. Простота и доступность этого языка позволяют начинающим пользователям САПР быстро его осваивать.

Основной недостаток АЛГОЛа — громоздкость — устранен в языке ПАСКАЛЬ (1969). Наличие больших возможностей и про­стота делают этот язык очень удобным инструментом программиро­вания.

БЕЙСИК, ПАСКАЛЬ, так же как и СИ, служат для создания программ, реализуемых на персональных ЭВМ. СИ представляет собой мощный алгоритмический язык высокого уровня, ориентированный на высококвалифицированных программистов, разрабатываю­щих программное обеспечение на уровне операционной системы.