ИНФОРМАТИКА (Основы программирования) кафедра прикладной информатики

2 Гл. 1. ВВЕДЕНИЕ С О Д Е Р Ж А Н И Е Глава 1. Введение. Глава 2. Программное управление компьютером. Глава 3. Этапы разработки программного обеспечения и языки программирования. Глава 4. Алгоритмы и структурное программирование. Глава 5. Базовые элементы языка программирования. Глава 6. Управляющие структуры. Глава 7. Структурированные типы данных. Глава 8. Подпрограммы и модули. Глава 9. Ввод-вывод данных и файловая структура. Глава 10. Указатели и динамическая память. Глава 11. Объекты. Материалы лекций в виде файлов Microsoft PowerPoint (chapter_1.ppt, chapter_2.ppt,…) доступны по адресу:

3 Гл. 1. ВВЕДЕНИЕ Л И Т Е Р А Т У Р А Основная: 1.Иванова Г.С. Основы программирования, Изд. МГТУ, Румянцев Д.Г., Монастырский Л.Ф. Путь программиста, Изд. дом «Инфра-М», Зелковиц М., Шоу А., Гэннон Дж. Принципы разработки программного обеспечения, Мир, Светозарова Г.И., Козловский А.В. Сигитов Е.В. Современные методы программирования в примерах и задачах, Наука, Бородич Ю.С., Вальвачев А.Н., Кузьмич А.И. Паскаль для персональных компьютеров, Высшая школа, Фаронов В.В. Турбо-Паскаль 7.0, Нолидж, Дополнительная: 1.Себеста Р.У. Основные концепции языков программирования, Изд. дом «Вильямс», Практическое руководство по программированию. Под редакцией Б.Мика, П.Хит, Н.Рашби, Радио и связь, Хьюз Дж., Мичтом Дж. Структурный подход к программированию, Мир, Кнут Д. Искусство программирования, 1-3 т., Изд. дом «Вильямс», Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных, Мир, 1989.

4 Гл. 1. ВВЕДЕНИЕ ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). Считается первым универсальным электронным компьютером. Создан в гг. в Высшем техническом училище Пенсильванского университета группой под руководством Д. Мочли (John Mauchly) и П. Эккерта (Presper Eckert). Предназначалась для вычисления баллистических таблиц для нужд артиллерии. ENIAC состоял из электронных ламп и соединительных проводов, смонтированных на 40 панелях в комнате площадью 9х15 квадратных метров (масса – 30 т., энергопотребление – 150 кВт). Возможности ENIAC: тактовая частота – 100 кГц, время выполнения операции сложения – 0.2 мс, время выполнения операции умножения – 2.8 мс., емкость внутреннего запоминающего устройства – значных чисел. Каждое изменение программы ENIAC требовало переключения сотен кабелей и установку в нужное положение приблизительно 6 тыс. переключателей, на что уходило два дня кропотливой ручной работы.

5 Гл. 1. ВВЕДЕНИЕ В новой машине EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer, демонстрация – 1947 г.) Д. Мочли и П. Эккерт в качестве внутренней памяти предложили использовать ртутные линии задержки для увеличения объема внутренней памяти, а также ориентироваться на работу с двоичными числами, что позволяло упростить конструкцию арифметического устройства. UNIVAC (Universal Automatic Computer) был разработан в период гг. и перво- начально предназначался для Национального бюро переписи населения США. Этот компью- тер имел объем запоминающего устройства – битных слов, время сложения – 120 мкс, время умножения – 1800 мкс. UNIVAC был оснащен программой-компонов- щиком, который по заданному идентифи- катору осуществлял выборку нужной под- программы из специальной библиотеки. Автором этой программы была офицер ВМФ США Г. Хоппер (Grace Hopper), которая назвала ее компилятором (compiler). Коммерческий успех UNIVAC послужил толчком технологической революции, которая основывалась на прогрессе в разработке быстродействующей электро- ники и непрерывном совершенствовании языка общения человека с машиной.

6 Гл. 1. ВВЕДЕНИЕ Языки программирования - это тщательно составленные последователь- ности слов, букв, чисел и мнемонических сокращений, используемые для общения с компьютером. Программы для ЭВМ первого поколения (ламповые машины х гг.) создавались на языках машинных команд (машинный код). Язык ассемблера - ориентированная на человека форма машинных команд. Языки программирования, имитирующие естественные языки и способные на основании одного предложения строить несколько команд компьютера, принято считать языками высокого уровня. Первым широко используе- мым языком высокого уров- ня является FORTRAN (FORmula TRANslator), кото- рый разработала к 1957 г. группа инженеров фирмы IBM под руководством Джона Бекуса (John Backus) для программирования компью- тера IBM 704. FORTRAN был компилируемым языком и предназначался для работы с форму- лами, используемыми в математике и других научно-технических дисциплинах.

7 Гл. 1. ВВЕДЕНИЕ Язык BASIC (Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code) был разработан сотрудниками Дартмутского колледжа Т. Курцом (Thomas Kurtz) и Д. Кемени (John Kemeny) в 1964 г. Он создавался как язык, предназначенный главным образом для студентов, изучавших гуманитарные науки. Отличался простотой и ориентацией на интерактивное взаимодействие с компьютером посредством терминала. Получил широкое распространение в х гг. как встроенный язык микрокомпьютеров. ALGOL (ALGOrithmic Language) был создан на совещании в Цюрихе в мае 1958 г. как единый язык для научного программирования в США и в Европе. ALGOL многое унаследовал от языка FORTRAN, но в тоже время основные понятия в нем были собраны в более логическую структуру. Для описания ALGOL 60 была впервые использована универсальная форма описания синтаксиса языков программирования – форма Бекуса-Наура (BNF – Backus-Naur form). Большинство императивных языков программирования прямо или косвенно являются потомками ALGOL 60. Он свыше 20 лет оставался единственным официальным средством представления алгоритмов в научной литературе.

8 Гл. 1. ВВЕДЕНИЕ Автор языка Pascal Никлаус Вирт (Niklaus Wirth) назвал его в честь французского философа и математика XVII века. Исходное описание языка Pascal было опубликовано в 1971 г. После своего появления Pascal стал очень популярным в сфере обучения программированию. Сильная структурированность делает Pascal весьма подходящим для создания больших программ. В исходной версии отсутствовали важные с практической точки зрения возможности. Pascal считается классическим языком для реализации принципов структурного программирования. В работе "Заметки по структурному программированию" (1968 г.) Э. Дийкстра (E. Dijkstra) доказывал, что одна из основ- ных причин "кризиса программного обеспе- чения" состоит в частом использовании в программах оператора безусловного пере- хода GOTO, который передает управление из одной точки в другую. Дийкстра пред- ложил использовать три типа управляющих структур: простую последовательность, альтернативу и повторение.

9 Гл. 1. ВВЕДЕНИЕ Язык С разработал в 1972 г. Деннис Ричи (Dennis Ritchie), специалист по системному программированию из фирмы Bell Laboratories. С наиболее близок к языкам низкого уровня, поскольку обеспечивает непосредственный доступ к аппаратуре (на С было написано более 90% всего кода центральной программы (ядра) операционной системы UNIX). Успех С был неразрывно связан с тем, что в одном месте в одно и то же время появились сразу три грандиозных творения: язык программирования С, операционная система UNIX и мини-компьютер PDP- 11 (в СССР аналог СМ-4 и СМ-1420). «С – это инструмент, острый как бритва: с его помощью создать и элегантную программу, и кровавое месиво» (Брайан Керниган – соавтор книги Kernighan B.W., Ritchie D.M. The C Programming Language 1978).

10 Гл. 1. ВВЕДЕНИЕ В 1975 г. в журнале Popular Electronics был описан первый набор для сборки мини-компьютера "ALTAIR " (компания производитель - Micro Instrumentation and Telemetry System, MITS, цена долл.). В компьютере использовался микропроцессор Intel (Integrated Electronics) i8080, n-MOS, 8-разрядный, тактовая частота 2 МГц, 6-мкм технология, 6 тыс. транзисторов). В первоначальном варианте пользователь самостоятельно создавал двоичную программу и вводил ее в машину с помощью переключателей на передней панели. Среди первого программного обеспечения для "ALTAIR" был интерпретатор языка BASIC, который создали П. Аллен (Paul Allen) и Б. Гейтс (Bill Gates), основавшие вскоре фирму "Microsoft".

11 Гл. 1. ВВЕДЕНИЕ Первые прикладные программы текстовые процессоры - Electric Pencil (Michael Schrayer, 1976). - WorldStar (John Barnaby, 1978). электронные таблицы - VisiCalc (Visible Calculator) (Daniel Bricklin, 1979). Изначально это программа была соз- дана для персонального компьютера Apple II (Steve Wozniac, Steve Jobs, 1977), по-сущест- ву сыграв главную роль в успехе этой маши- ны. - Lotos (Mitch Kapor, 1983). Был намного проще в работе, чем Visicalc, имел интегриро- ванные возможности создания диаграмм, схем и баз данных. Благодаря Lotus персональный компьютер быстро обрел статус настольной системы для организации бизнес-активности. системы управления базами данных - dBASE II (Wayne Ratliff, 1981). Apple II тактовая частота – 1 МГц; ОЗУ – Кб; дисковод 5.25" – 140 Кб; цветной монитор; клавиатура, модем.

12 Гл. 1. ВВЕДЕНИЕ Операционные системы СР/М (Control Program for Microcomputers) 8-разрядная ОС была разработана в 1974 г. Гэрри Килдолом (Gary Kildall) для компьютеров на базе процессора Intel Это была первая система, работающая на машинах разных производителей. MS-DOS (Microsoft Disk Operating System) 16-разрядная ОС разработана фирмой Microsoft для IBM PC ХТ (1981 г.). Объем адресуемой памяти – 1 Мб. Текстовый режим экрана. Mac OS (Macintosh Operating System) Разработана в компании Apple Computer Inc. для компьютера Macintosh (1984 г.). Впервые применяется графический интерфейс (GUI – Graphical User Interface), который затем был использован в системе Microsoft Windows 1.0 (1985 г.). IBM PC XT процессор Intel i8088 (29 тыс. транзисторов, 16 разрядов); тактовая частота – 4.77 МГц; 8-разрядная шина; ОЗУ – 64 Кб; дисковод 5.25" – 160 Кб;

13 Гл. 1. ВВЕДЕНИЕ Компилятор Тurbo Pascal был создан в фирме Borland International (Philippe Kahn, 1983 г.). Разработчик языка Turbo Pascal А. Хейльсберг (Anders Hejlsberg) стал затем автором проекта Delphi, а после перехода в корпорацию Microsoft – ведущим архитектором языков.NET, а также автором языка C#. В начале 80-х годов появилась разработанная сотрудником Bell Laboratories Б. Страуструпом (Bjarne Stroustrup) новая версия языка С++. В него были внесены ряд добавлений, главным из которых были средства объектно- ориентированного программирования, при сохранении ориентации на системное программирование. С-подобные языки сейчас являются признанными лидерами в области профессионального программирования Более простой по сравнению с С++ объектно- ориентированный язык Java был разработан в начале 90-х гг. Д. Гослингом (James Gosling) из компании Sun Microsystems. Язык Java поддерживает программирование для World Wide Web в форме платформо-независимых Java- апплетов.

14 Гл. 1. ВВЕДЕНИЕ Прогресс в программировании во многом связан с противостоянием языков высокого уровня: FORTRAN и АLGOL 60 (70-е годы); Pascal и С (80-е годы); С++ и Java (90-е годы).