7.2. Языки программирования.

ЭВМ может выполнить программу, представленную только на машинном языке.

В настоящее время, пользователи ЭВМ пишут программы в более привычном и естественном для человека виде, используя так называемые языки программирования—алгоритмические языки.

Языком программирования называется система обозначений и правил, позволяющая записать программу решения задачи в виде последовательного текста в удобном для человека виде.

Преобразование программы, составленной на языке программирования, в машинную программу осуществляется самой машиной при помощи специальных программ, входящих в состав программного обеспечения ЭВМ.

При проведении расчетов, программа взаимодействует с процессором компьютера. Команды, поступающие в процессор по его шинам, на самом деле являются электрическими сигналами, но их тоже можно представить как совокупности нулей и единиц, но есть числами. Разным командам соответствуют разные числа. Поэтому реально программа, с которой работает процессор, представляет собой последовательность чисел, называемую машинным кодом.

Самому написать программу в машинном коде весьма сложно, причем эта сложность резко возрастает с увеличением размера программы и трудоемкости решения нужной задачи. Условно можно считать, что машинный код приемлем, если размер программы не превышает, нескольких десятков байтов и нет потребности в операциях ручного ввода/вывода данных.

Поэтому сегодня практически все программы создаются с помощью языков программирования. Теоретически программу можно написать и средствами обычного человеческого (естественного) языка – это называется программированием на метаязыке (подобный подход обычно используется на этапе составления алгоритма) но автоматически перевести такую программу в машинный код пока невозможно из-за высокой неоднозначности естественного языка.

Языки программирования – искусственные языки. От естественных они отличаются ограниченным числом «слов», значение которых понятно транслятору, и очень строгими правилами записи команд (операторов). Совокупность подобных требований образует синтаксис языка программирования, а смысл каждой команды и других конструкций языка – его семантику. Нарушение формы записи программ приводит к тому, что транслятор не может понять назначение оператора и выдает сообщение о синтаксической ошибке, а правильно написанное, но не отвечающем алгоритму использования команд языка приводит семантическим ошибкам (называемые еще логическими ошибками или ошибками времени выполнения).

Процесс поиска ошибок в программе называется тестированием, процесс устранения ошибок – отладкой.

С помощью языка программирования создается не готовая программа, а только ее текст, описывающий ранее разработанный алгоритм. Чтобы получить работающую программу, надо этот текст либо автоматически перевести в машинный код (для этого служат программы - компиляторы) и затем использовать отдельно от исходного текста, либо сразу выполнять команды языка, указанные в тексте программы (этим занимаются программы – интерпретаторы).

Языком программирования самого низкого уровня является язык ассемблера, который просто представляет каждую команду машинного кода, но не виде чисел, а с помощью символьных условных обозначений, называемых мнемониками. Однозначное преобразование одной машинной инструкции в одну команду ассемблера называется транслитерацией. Так как наборы инструкций для каждой модели процессора отличаются конкретной компьютерной архитектурой, которой соответствует свой язык ассемблера и написанная на нем программа может быть использована только в этой среде.

Языки программирования высокого уровня значительно ближе и понятнее человеку, нежели компьютеру. Особенности конкретных компьютерных архитектур в них не учитываются, поэтому создаваемые программы на уровне исходных текстов легко переносимы на другие платформы, для которых создан транслятор этого языка. Разрабатывать программы на языках высокого уровня с помощью понятных и мощных команд значительно быстрее, проще, а ошибок при создании программ допускается гораздо меньше.

Из универсальных языков программирования на сегодня наиболее популярны следующие:

• Бейсик (Basic) – данный язык в любой версии на персональном компьютере является языком диалогового программирования, и именно он обычно используется для обучения началам программирования, так как для освоения достаточно начальной подготовки (общеобразовательная школа) [ ];

• Паскаль (Pascal) – является языком структурного программирования в любой версии и используется для обучения началам программирования в ВУЗах и требуют специальной подготовки (школы с углубленным изучением предмета и ВУЗы) [ ];

• Пролог (Prolog) – предназначен для проведения практикума на персональных компьютерах с базами знаний, экспертными системами и изучения принципов логического вывода в системах искусственного интеллекта, требует профессиональной подготовки (специализированные средние и высшие учебные заведения) [ ].