4-lekciya_paradigma_qq
.pdf4-lekciya. Tómen dárejeli hám joqarı dárejeli programmalastırıw tilleri.
Jobası:
1.Programmalastırıw tilleriniń dárejelerge bóliniwi: Abstrakciya túsinigi.
2.Tómen dárejeli tiller: Mashina kodı hám Assembler tili.
3.Joqarı dárejeli tiller: Qásiyetleri, artıqmashılıqları hám islew principi.
4.Salıstırmalı analiz hám "Ortasha dárejeli" tiller túsinigi.
Programmalastırıw tilleriniń ierarxiyası hám abstrakciya
Programmalastırıw tilleri – bul adam hám kompyuter arasındaǵı baylanıstı támiyinlewshi qural bolıp, olar óziniń dúzilisi hám insan tiline jaqınlıǵına qaray túrli dárejelerge bólinedi. Tildiń "dárejesi" degende, onıń apparatlıq támiynattan (hardware) qanshelli alıs yamasa jaqın ekenligi túsiniledi. Ierarxiyanıń eń tómengi dárejesinde tikkeley processor túsinetuǵın signallar tursa, eń joqarı dárejesinde adamnıń sóylew tiline jaqın bolǵan logikalıq konstrukciyalar turadı. Bul bólistiriw shártli bolıp, ol tiykarınan "Abstrakciya" (shetlestiriw) dárejesi menen ólshenedi.
Abstrakciya – bul baǵdarlamashını kompyuterdiń ishki quramalı dúzilisinen (registrler, yadtıń adresleri, binar kodlar) jasırıw hám oǵan tek mashqalanı sheshiwge itibar qaratıwǵa imkaniyat beriw procesi. Tómen dárejeli tillerde abstrakciya dárejesi júdá tómen yamasa ulıwma joq boladı, yaǵnıy programmist hárbir mayda detaldı basqarıwı shárt. Al joqarı dárejeli tillerde abstrakciya joqarı boladı, yaǵnıy quramalı apparatlıq operaciyalar (mısalı, yadtı tazalaw yamasa processordıń bir registrinen ekinshisine maǵlıwmat ótkiziw) bir ǵana ápiwayı buyrıq penen ámelge asırıladı. Bul ierarxiyanıń payda bolıwı evolyuciyalıq process penen baylanıslı. Dáslepki kompyuterlerde programmistler tikkeley mashina tilinde sóylesken, bul bolsa úlken bilim hám sabırdı talap etken. Waqıt ótiwi menen injenerler programmalastırıw procesin jeńillestiriw ushın "awdarmashı" programmalardı (kompilyatorlar hám interpretatorlar) oylap taptı. Bul programmalardıń wazıypası – joqarı dárejeli, adamǵa túsinikli tilde jazılǵan kodtı kompyuter túsinetuǵın tómen dárejeli kodqa aylandırıp beriwden ibarat boldı.
Zamanagóy informaciyalıq texnologiyalarda tillerdiń bul klassifikaciyası eń qolaylı quraldı tańlawda zárúr áhmiyetke iye. Eger maqset sistemalıq drayverler jazıw yamasa mikrokontrollerlerdi basqarıw bolsa, tómen dárejeli tiller tańlanadı, sebebi olar apparatlıq resurslardı tolıq qadaǵalawǵa imkaniyat beredi. Kerisinshe, eger maqset veb-sayt, mobil qosımsha yamasa jasalma intellekt modelin jaratıw bolsa, joqarı dárejeli tiller qollanıladı, sebebi olar tez islep shıǵıw hám kodtı ańsat oqıw imkaniyatın beredi.
Tómen dárejeli tiller – Mashina kodı hám Assembler
Tómen dárejeli tiller (Low-level languages) – bul kompyuterdiń oraylıq processorınıń (CPU) arxitekturasına tikkeley baǵdarlanǵan tiller. Olardıń eń birinshisi hám eń tiykarǵısı – "Mashina kodı" (Machine Code). Mashina kodı tek
ǵana 0 hám 1 sanlarınan (binar kod) turadı. Bul – kompyuterdiń "tuwma tili". Processor basqa hesh nárseri túsine almaydı, tek usı binar buyrıqlardı orınlaydı. Mashina tilinde jazılǵan programma heshqanday qosımsha awdarmashını (translyatordı) talap etpeydi hám eń joqarı tezlikte orınlanadı, biraq bunda kod jazıw insan ushın mashaqatlı hám qátelerge tolı process bolıp tabıladı.
Mashina tiliniń qıyınshılıǵın jeńillestiriw ushın "Assembler" tili oylap tabıldı. Assembler – bul mashina kodınıń simvollıq kórinisi. Bunda 0 hám 1 lerdiń ornına mnemonikalar (qısqartılǵan sózler) qollanıladı. Mısalı, "10110000" kodınıń ornına "MOV" (kóshiriw), "ADD" (qosiw), "SUB" (alıw) sıyaqlı buyrıqlar jazıladı. Assembler tili mashina kodı menen 1:1 qatnasında boladı, yaǵnıy Assemblerdegi bir qatar kod mashina tilindegi bir buyrıqqa teń. Bul til programmistke processor registrleri hám yad menen tikkeley islesiw imkaniyatın beredi, bul bolsa programmanıń ólshemin kishireytiwge hám tezligin arttırıwǵa járdemlesedi.
Tómen dárejeli tillerdiń eń úlken kemshiligi – olardıń "Tasıwǵa jaramsızlıǵı" (Non-portable). Hárbir processor shańaraǵı (Intel, AMD, ARM) óziniń jeke mashina kodı hám Assembler tili versiyasına iye. Mısalı, Intel processorı ushın Assemblerde jazılǵan programma smartfondaǵı ARM processorında islemeydi. Onı basqa processorǵa sáykeslep qaytadan jazıp shıǵıw kerek boladı. Bul mashqala iri programmalıq támiynatlardı jaratıwda úlken tosqınlıq bolıp tabıladı, sebebi hárbir qurılma ushın bólek kod jazıw kerek boladı. Búgingi kúnde tómen dárejeli tiller ádettegi ámeliy programmaların (application) jazıwda siyrek qollanıladı. Biraq, olar operaciyalıq sistemalardıń yadroların, drayverlerdi, real waqıt rejiminde isleytuǵın sistemalardı (embedded systems) hám kompilyatorlardıń ózin jazıwda almastırılmaytuǵın qural bolıp qala bermekte. Hátte joqarı dárejeli tillerde jazılǵan kodtı optimallastırıw ushın da geyde kodtıń ishine Assembler blokların qosıwǵa (inline assembly) tuwrı keledi.
Joqarı dárejeli tiller – Qolaylılıq hám ónimlilik
Joqarı dárejeli tiller (High-level languages) – bul programmistke kompyuterdiń texnikalıq xarakteristikalarınan ǵárezsiz túrde, adamǵa túsinikli tilde (kóbinese inglis tilindegi sózler menen) kod jazıw imkaniyatın beretuǵın tiller. Python, Java, C#, JavaScript, Pascal sıyaqlı tiller usı toparǵa kiredi. Bul tillerdiń tiykarǵı ózgesheligi sonda, olar mashinanıń registrleri yamasa yadtıń fizikalıq adresleri menen islespeydi, al ózgeriwshiler, massivler, funkciyalar, obyektler sıyaqlı abstrakt túsinikler menen isleydi. Joqarı dárejeli tillerdiń eń baslı artıqmashılıǵı – bul "Platformaǵa ǵárezsizlik" (Portability). Bul tillerde jazılǵan kodtı, tiyisli kompilyator yamasa interpretator bar bolǵan hár qanday kompyuterde (Windows, Linux, macOS) ózgertpesten isletiwge boladı. Mısalı, Java tiliniń "Bir ret jaz, hár jerde qollan" (Write once, run anywhere) degen uranı usı qásiyetke tiykarlanǵan. Bul programmistlerdiń miynet ónimliligin ádewir arttırdı, sebebi endi olar hár túrli apparatlar ushın kodtı qayta jazıwǵa waqıt jumsamaydı.
Bul tillerde kod jazıw tezligi hám oqılıw sapası tómen dárejeli tillerge qaraǵanda ádewir joqarı. Joqarı dárejeli tillerde yadtı basqarıw avtomatlastırılǵan (Garbage Collection). Programmist yadtı bóliw hám onı tazalaw haqqında bas
qatırmaydı, bul jumıstı tildiń orınlaw ortalıǵı óz moynına aladı. Sonday-aq, bul tillerde tayın kitapxanalar hám freymvorklar júdá kóp bolıp, olar quramalı máselelerdi (mısalı, grafika, tarmaq, maǵlıwmatlar bazası) bir neshe qatar kod penen sheshiwge járdem beredi.
Degen menen, joqarı dárejeli tillerdiń orınlanıw tezligi tómen dárejeli tillerge qaraǵanda ástelew bolıwı múmkin. Sebebi, joqarı dárejeli kodtı mashina kodına aylandırıw procesi (translyaciya) qosımsha resurslardı hám waqıttı talap etedi. Kompilyatorlar kodtı tolıǵı menen mashina kodına aylandırsa, interpretatorlar kodtı qatarma-qatar oqıp orınlaydı. Zamanagóy kompilyatorlar (JIT - Just In Time) bul ayırmashılıqtı azaytıwǵa háreket etpekte, biraq apparatlıq támiynattı tikkeley basqarıw imkaniyatı baribir sheklengen bolıp qaladı.
Salıstırmalı analiz hám keleshek tendenciyaları
Tómen hám joqarı dárejeli tillerdi salıstırǵanda, biz "ónimlilik hám qadaǵalaw" (performance vs control) hám "islep shıǵıw tezligi" (development speed) arasındaǵı tańlawǵa dus kelemiz. Tómen dárejeli tiller programmanıń islew tezligin hám resurslardı únemlewdi birinshi orınǵa qoyadı. Al joqarı dárejeli tiller bolsa programmisttiń waqtın únemlewdi hám kodtıń qáwipsizligin birinshi orınǵa qoyadı. Házirgi waqıtta kompyuterlerdiń quwatı júdá artqanı sonshelli, kóp jaǵdaylarda programmanıń mikro-sekundlar ishindegi tezligi emes, al onıń tezirek bazarǵa shıǵıwı (Time-to-market) áhmiyetli bolıp qaldı. Geybir tiller, mısalı C hám C++, kóbinese "Ortasha dárejeli tiller" (Middle-level languages) dep te ataladı. Olar joqarı dárejeli sintaksiske iye bolsa da (funkciyalar, strukturalar), sonıń menen birge yad penen tikkeley islesiw (pointerler, adresler) imkaniyatın saqlap qalǵan. Bul olarǵa operaciyalıq sistemalar hám oyın dvijokların jazıwda teńsiz ústemlik beredi. Olar "joqarıdan" qolaylılıqtı, "tómennen" kúsh-quwattı ózinde birlestirgen altın ortalıq bolıp esaplanadı.
Keleshekte programmalastırıw tilleriniń dárejesi bunnan da joqarılawı kútilmekte. Házirdiń ózinde "Júdá joqarı dárejeli tiller" (Very High-Level Languages - 4GL, 5GL) túsinigi bar. Mısalı, SQL tili programmistten algoritmdi jazıwdı emes, tek kerekli nátiyjeni súwretlewdi talap etedi (Declarative). Sondayaq, No-Code hám Low-Code platformaları, hám de Jasalma Intellekt (JI) járdeminde kod jazıw (Prompt engineering) programmalastırıwdıń abstraksiya dárejesin jańa basqıshqa kóterip, kodtıń sintaksisin bilmeytuǵın adamlarǵa da programma dúziw imkaniyatın bermekte.
Juwmaqlap aytqanda, qaysı dárejeli tildi tańlaw qoyılǵan máselege baylanıslı. Programmalastırıw usılları hám paradigmalar pániniń wazıypası – bolajaq qánigege usı tillerdiń hámme dárejesindegi islew principlerin túsindirip beriw, sol arqalı olar qanday quraldı qashan qollanıwdı durıs parıqlay aladı.
BAQLAW SORAWLARÍ:
1.Programmalastırıw tillerinde "Abstrakciya" túsinigi neni ańlatadı hám ol tildiń dárejesine qalay tásir etedi?
2.Mashina kodı hám Assembler tili arasındaǵı tiykarǵı baylanıs hám ayırmashılıq nede?
3.Joqarı dárejeli tillerdiń "Platformaǵa ǵárezsizlik" (Portability) qásiyeti degende neni túsinesiz?
4.Ne ushın C hám C++ tilleri geyde "Ortasha dárejeli tiller" dep ataladı?
5.Zamanagóy programmalastırıwda tómen dárejeli tillerdiń qollanılıw tarawları qanday?