Человеческое общество по мере своего развития прошло этапы овладения веществом, затем энергией, и, наконец, информацией. С самого начала человеческой истории возникла потребность передачи, обработки и хранения информации. Первой попыткой автоматиированной обработки информации стало создание Чарльзом Бэббиджем в середине XIX века механической цифровой аналитической машины. Однако лишь с середины XX века, с момента появления компьютеров начался постепенный переход от индустриального общества к информационному. В информационном обществе главным ресурсом является информация, именно на основе владения информацией можно эффективно и оптимально строить любую деятельность.
Информацию в компьютере обрабатывает процессор, следовательно, последовательность действий, т. е. алгоритм, должен быть записан на языке, «понятном» для процессора, в виде программы.
В данном реферате рассматривается понятие программы для компьютера, этапы разработки программы, различные инструменты, языки, стили программирования, понятия трансляции (компиляции и интерпретации) программ, оценка качества и правовая защита программ.
1 Что такое программа
1.1 Первая в мире программа
Ада Лавлейс, дочь великого английского поэта Джорджа Гордона Байрона и Аннабеллы Байрон, заложила научные основы программирования на вычислительных машинах за столетие до того, как стала развиваться эта наука. В 1841 году Лавлейс занялась переводом статьи Менабреа о машине Чарльза Бэббиджа. Скромные по названию «Примечания переводчика» более чем вдвое превышают текст переведённой статьи (статья Менабреа занимает 20 страниц, а примечания 50).
В примечаниях Лавлейс указывает, что аналитическая машина представляет собой воплощение науки об операциях и сконструирована специально для действий над абстрактными числами как объектами этих операций; рассматривает запоминающие устройства (склад) аналитической машины как оперативное устройство, позволяющее записывать, стирать, хранить и извлекать любые числа, над которыми можно произвести любую последовательность арифметических операций, причём на всех этапах сохранять промежуточные результаты вычислений. Также приведена программа машинного решения системы двух линейных уравнений с двумя неизвестными. Лавлейс впервые применяет термин «рабочая переменная», эквивалентный современному «рабочая ячейка» .
Эти виды рабочих ячеек выделяются и в современных руководствах по программированию. Лавлейс предлагает при выполнеии операции сложения её результат записывать на ту же ячейку памяти, где до этого хранилось одно из слагаемых (делается для экономии памяти). Лавлейс впервые вводит понятие цикла операций, а также понятие цикла циклов.
Машина рассматривается не как устройство, заменяющее человека, а как устройство, способное выполнять работу, превышающую практические возможности человека.
В заключительном примечании дана программа вычисления чисел Бернулли, в которой Лавлейс продемонстрировала возможность программирования на аналитической машине.
Немалое значение для истории науки представляет вопрос: насколько точно и удачно Лавлейс реализовала свою идею составление машинной программы для решения сравнительно сложной задачи? Проверить вручную подобную программу весьма затруднительно желателен практический эксперимент на ЭВМ. Такой эксперимент был проведён в СССР в 1978 году на машине БЭСМ-6. Текст программы был закодирован на языке программирования Фортран в Дубне, отладка программы выявила одну ошибку и одну опечатку. И это вполне понятно, так как написать подобную работу без проверки на компьютере и без ошибок невозможно. Ещё один важный пункт программа Лавлейс обеспечивает экономию памяти.
Мнение Лавлейс о принципиальных возможностях аналитической машины: Аналитическая машина не претендует на то, чтобы создавать что-то действительно новое. Машина может выполнить всё то, что мы умеем ей предписать. Она может следовать анализу. Но она не может предугадать какие-либо аналитические зависимости или истины. Функции машины заключаются в том, чтобы помочь нам получить то, с чем мы уже знакомы.
Это высказывание сделано в конце девятнадцатого века, когда не было никаких компьютеров, но даже сегодня по этому вопросу мы остались на том же уровне: компьютеры выполняют написанные программы, но не создают ничего нового. Пока никто не смог создать ЭВМ и программное обеспечение для неё, которое обладало бы творческими возможностями. Однако широко распространились программы с «псевдоинтеллектом», но это результат лишь хорошо продуманного алгоритма.
Основной итог её работы создание основ программирования на универсальных цифровых вычислительных машинах.
В память об Аде Лавлейс назан разработанный в 1980 году язык АДА один универсальных языков программирования.
1.2 Инструменты программирования
Компьютер работает, подчиняясь командам. .Мы можем вводить эти команды с помощью клавиатуры, примерно так, как это делают на обычном калькуляторе.
Ввели одну команду посмотрели, как компьютер ее исполнит. Ввели другую оценили результат, ввели третью… и т. д. Если каждый день вводить одни и те же команды, это очень быстро надоест, причем надоест тем быстрее, чем больше команд приходится вводить. Три, четыре, пять команд еще можно ввести, надеясь на свою память. Чтобы ввести десять команд, уже нужна шпаргалка. для ввода сотни команд требуется нечеловеческое терпение, а что требуется для ввода миллиона команд, никто не знает, потому что никто такого не пробовал.
А что, если часто повторяющиеся последовательности команд записать на компьютере в виде файла, сохранить его на жестком или гибком диске и поручить машине черпать команды оттуда, не дожидаясь нашего ввода с клавиатуры? Удобно, не правда ли? Вот так и создаются программы. Такой файл с командами (его называют исполнимым файлом) и есть самая настоящая программа. Так что программа это упорядоченный список команд. Причем непременно упорядоченный. для программы важно не только, какие команды в нее входят, но и в каком порядке они следуют.
Программа это логически упорядоченная последовательность команд, необходимых для управления компьютером.
Инструментами программиста являются программы. Именно с помощью программ создают новые программы. А как создавали эти инструментальные программы? Ответ очевиден с помощью других инструментальных программ, хотя и более примитивных. И так далее. Прослеживая историю создания одних программ с помощью других, мы непременно дойдем до «молота и наковальни» до того момента, когда никаких программ в распоряжении программистов не было, а имели они дело непосредственно с процессором, понимающим только определенный числовой код. Этот код называется машинным кодом. Каждый процессор понимает только свой собственный машинный код. Совокупность кодов, которые понимает и исполняет процессор, называется его системой команд. Из этих команд и состоят компьютерные программы
нструменты программирования это на самом деле специальные программы, которые читают то, что написал программист в удобном ему виде, и переводят его записи в тот самый машинный код, необходимый процессору.
1.3 Программные библиотеки
Когда рабочий собирает мотоцикл на заводе, вряд ли ему придет в голову собственноручно выковать болт и нарезать на нем резьбу. Он сделает проще. Протянув руку, он достанет из ящичка такой болт, какой надо. Если понадобится другой болт, он достанет его из другого ящичка. Считайте, что стеллаж с ящичками, в которых лежат заготовленные стандартные узлы и детали, это и есть библиотека.
Аналогично поступает и программист. Девяносто пять процентов большой программы состоит из небольших стандартных подпрограмм (говорят: процедур). Из многих тысяч написанных во всем мире программ редкая программа обходится без стандартных процедур, управляющих вводом данных с клавиатуры или выводом информации на экран. Зачем много раз писать один и тот же код? Существуют библиотечные файлы, из которых извлекают стандартные блоки и используют без какой-либо переделки.
Год от года такие библиотеки наращиваются, становятся все крупнее и крупнее. Поэтому с каждым годом растет производительность труда программистов. Пятнадцать лет назад средний размер компьютерной программы составлял 4050 Кбайт. Десять лет назад он равнялся сотням Кбайт. Сегодня программисты выпускают программы, в которых исполняемые файлы занимают мегабайты. Без использования библиотек такие программы готовились бы лет двадцать.
Библиотеки процедур бывают стандартными, коммерческими и фирменными. Стандартные библиотеки широко распространены. Каждый программист может их приобрести и использовать. Некоторые компании специально занимаются созданием коммерческих библиотек и. продают их другим компаниям и отдельным программистам. Во многих компаниях (и даже у индивидуальных программистов) за годы работы складываются свои фирменные библиотеки. Фирменные библиотеки не распространяют и не продают. Их тщательно защищают от конкурентов; для компаний, выпускающих программы, это самое ценное имущество.
2 Представление программы в компьютере
Программы пишут с помощью специальных языков их называют языками программирования, Естественно, что даже одинаковые программы, написанные на разных языках, выглядят по-разному.
Существуют сотни языков программирования, и у каждого могут быть десятки разных версий. Каждый программист пишет программы на том языке, который ему удобен, и нет языка программирования, считающегося общепринятым.
