3. Уровни языков программирования

Языки программирования как искусственные языки характеризуются:

• ограниченным числом «слов»,

• строгими правилами записи команд (операторов).

Синтаксис языка программирования – это совокупность правил записи операторов. Семантика языка программирования – это смысл конструкций языка.

Условная классификация языков программирования представлена на рис. 2.2.

Языки программирования низкого уровня ориентированы на конкретный тип процессора и учитывают его особенности. Операторы языка близки к машинному коду и ориентированы на конкретные команды процессора

Рис.2.2 Классификация языков программирования

Особенности языков низкого уровня:

• предназначены для эффективных и компактных программ,

• требуют знания устройства компьютера,

• затрудняется отладка больших приложений,

• результирующая программа не может быть перенесена на компьютер с другим типом процессора.

Языки низкого уровня применяют для разработки:

• небольших системных приложений,

• драйверов устройств,

• модулей стыковки с нестандартным оборудованием,

• библиотек программ, эффективно реализующих сложные вычислительные алгоритмы.

Язык ассемблера – это первый язык самого низкого уровня:

• представляет каждую команду машинного кода в виде символьных условных обозначений – мнемоники,

• транслитерация – однозначное преобразование одной машинной инструкции в одну команду ассемблера,

• конкретной компьютерной архитектуре соответствует свой язык ассемблера.

Языки программирования высокого уровня:

• ориентированы на понимание человеком,

• не учитывают особенности конкретных компьютерных архитектур,

• исходные тексты легко переносимы на другие платформы,

• легкость и надежность разработки программ.

Эволюция языков программирования представлена в таблице 2.4.

Таблица 2.4 Эволюция языков программирования

Этап	Период	Характеристика этапа
1	Начало 50-х годов	Создан первый язык ассемблера («одна инструкция – одна строка»).
2	Конец 50-х – начало 60-х годов	Разработан символический ассемблер (впервые появилось понятие переменной)
3	60-е годы	Разработаны первые универсальные языки высокого уровня для решения задач из разных областей
4	Начало 70-х годов	Появились проблемно-ориентированные языки для реализации крупных проектов в специализированных областях применения
5	Середина 90-х годов	Разрабатываются системы автоматического создания прикладных программ с помощью визуальных средств

4. Современные языки программирования высокого уровня

Ретроспективный обзор языков высокого уровня представлен в таблице 2.5.

Таблица 2.5 Обзор языков высокого уровня

№ п/п	Имя языка	Характеристика языка
Языки высокого уровня
1	FORTRAN (Фортран)	первый компилируемый язык (50-е годы); основной критерий разработки компиляторов Фортрана - эффективность исполняемого кода; создано большое количество библиотек; современный стандарт Фортрана для параллельных суперкомпьютеров с множеством процессоров.
2	COBOL (Кобол)	компилируемый язык для применения в экономической области и решения бизнес-задач (начало 60-х годов); отличается «многословностью»; реализованы мощные средства работы с большими объемами данных, хранящимися на различных внешних носителях; создано много приложений, активно эксплуатирующихся и сегодня.
3	Algol (Алгол)	компилируемый язык (1960 г.); из-за сложной структуры не получил широкого распространения.
4	Pascal (Паскаль)	создан в конце 70-х годов Никлаусом Виртом; похож на Алгол; ужесточены требования к типизации структур данных; предназначен для создания крупных проектов.
5	Basic (Бейсик)	создавался в 60-х годах в качестве учебного языка; по популярности занимает первое место в мире; разработаны и компиляторы, и интерпретаторы: очень прост в изучении.
6	С (Си)	планировался для замены ассемблера; позволяет создавать эффективные и компактные программы; не зависит от конкретного типа процессора; похож на Паскаль и имеет дополнительные средства для прямой работы с памятью (указатели); в 70-е годы написано множество прикладных, системных программ, операционные системы (Unix ).
7	C++	объектно-ориентированное расширение Си (1980 г); мощные возможности повышения производительности программистов; унаследованная от языка Си низкоуровневость; требуется высокий уровень профессиональной подготовки программистов.
8	Java (Джава, Ява) компания SUN	по популярности занимает второе место в мире после Бейсика; создан в начале 90-х гг. на основе Си++; предназначался для упрощения разработок на основе Си++ за счет исключения всех низкоуровневых возможностей; компиляция в платформо-независимый байт-код; байт-код выполняется интерпретатором – виртуальной Java-машиной (Java Virtual Machine) -> невысокое быстродействие версии Java-машины созданы для любых платформ; программы на Java переносимы как на уровне исходных текстов, так и на уровне двоичного байт-кода; направления развития: поддержка мобильных устройств и микрокомпьютеров бытовой техники; создание платформо-независимых программных модулей, способных работать на серверах в глобальных и локальных сетях с различными операционными системами.
9	С# (Си Шарп) компания Microsoft	создан в конце 90-х годов; воплотил лучшие идеи Си, Си++, достоинства Java; ориентирован на платформу Windows; формально не отличается от универсальных языков; предназначен для быстрой разработки .NET-приложений
Языки логического программирования
	PROLOG	разработан в конце 70-х годов программа представляет собой множество аксиом постановка задачи формализована в виде логического утверждения, подлежащего доказательству выполнение программы состоит в попытке решить задачу, т.е. доказать целевое утверждение, используя предположения, заданные в логической программе
	CLP (Constrain Logic Programming)	программирование в ограничениях (constraint programming) - определяется множество переменных и ограничения, которым они должны удовлетворять; система находит подходящие значения
Языки программирования и системы управления базами данных
1	SQL (Structured Query Language)	основан на мощной математической теории (реляционная алгебра); эффективен за счет групповых операций над записями: создание/модификация свойств/удаление таблиц в БД; поиск, отбор, сортировка информации по запросам; добавление новых записей; модификация существующих записей; удаление существующих записей
2	СУБД (Системы Управления Базами Данных)	предназначены для управления большими базами данных и их эффективной обработки; поддержка языка SQL; снабжены встроенным уникальным языком, ориентированным на особенности СУБД; Ведущие производители промышленных СУБД: Microsoft (SQL Server), IBM (DB2), Oracle. Настольные СУБД для ПК: Родоначальник - СУБД dBaseII с интерпретируемым языком; СУБД FoxPro и Clipper, совместимые с языком dBaseII; настольная СУБД Microsoft Access.
Языки программирования для Интернет (скрипт-языки)
1	Общая характеристика	адаптация популярных языков программирования для целей Интернет; интерпретируемые; интерпретаторы для них распространяются бесплатно; программы – в исходных текстах.
2	HTML	предназначен для оформления документов; содержит элементарные команды: форматирования текста, добавления рисунков, задания шрифтов и цветов, организации ссылок и таблиц; все Web-страницы написаны на языке HTML или используют его расширения.
3	Perl	создан в 80-х годах; средство: эффективной обработки больших текстовых файлов, генерации текстовых отчетов, управления задачами; по мощности превосходит языки типа Си.
4	РНР	создан в 1995 году; разработаны встроенные средствами доступа к базам данных; ориентирован на создание динамических сайтов.
5	XML	создан 1996 г. (WWW-консорциум); универсальный язык разметки структуры документов (технология SGML); основа множества системных, сетевых и прикладных приложений; акцент на внутреннюю структуру иерархически организованных документов.
Языки моделирования (формальные нотации, CASE-системы)
1	IDEF, UML	специализированный графический редактор; генератор исходных текстов программ на основе созданной графической модели.