Технологии разработки программных продуктов

 

Машинные языки, ассемблерные языки и языки высокого уровня

Программисты пишут программы на самых разных языках программирования. Некоторые из этих языков понятны компьютеру, а для других необходим перевод, который называемый трансляцией. Хотя сегодня существует несколько сотен компьютерных языков, все они могут быть разделены на три общие группы:

Машинные языки.

Ассемблерные языки.

Языки высокого уровня.

Компьютер способен напрямую понимать только собственный машинный язык. Будучи "родным" языком компьютера, машинный язык зависит от конкретного аппаратного обес­печения. Обычно машинные языки состоят из последовательности чисел (в конечном счете из нулей и единиц), дающих компьютеру команды на выполнение элементарных операций Вы привыкли иметь дело с десятичной системой счисления, в которой цифры лежат в диа­пазоне от 0 до 9. Система счисления, в которой существуют только цифры 0 и 1, называете» двоичной. По этой причине программы, написанные на машинных языках, иногда называ­ются двоичными или бинарными. Машинные языки определяются аппаратным обеспечением, т. е. конкретный машинный язык может быть использован только на компьютере соответствующего типа. В приведенном далее фрагменте компьютерной программы на машинном языке складываются два числа, а результат сохраняется в некотором месте памя­ти. Этот пример демонстрирует, насколько непонятен машинный язык человеку:

+1300042774 '+1400593419 +1200274027

По мере распространения компьютеров стало ясно, что программирование на машинном языке — процесс медленный и чреватый ошибками. Вместо строк чисел, понятных компью­теру, программисты стали пользоваться сокращениями английских слов для обозначения основных компьютерных операций. Эти сокращения образовали ассемблерные языки. Спе­циальные программы трансляции, называемые ассемблерами, преобразовывали программы на ассемблерном языке в программы на машинном языке, причем делали это с "компьютерной" скоростью. В следующем фрагменте программы на ассемблерном языке тоже склады-ваются два числа (обозначенные словами "BASEPAY" И "OVERPAY"), а результат записывается в ячейку памяти (обозначенную как "GROSSPAY"). Очевидно, что такая программа понятнее человеку, чем предыдущая:

LOAD BASEPAY ADD OVERPAY STORE GROSSPAY

Однако компьютеры не понимают код на ассемблерном языке, пока он не будет оттранслирован на машинный язык программой-ассемблером.

С появлением ассемблерных языков скорость работы программистов значительно возрос, но программы по-прежнему содержали большое количество команд, даже для выполнения самых простых задач. Чтобы повысить скорость программирования были разработаны языки высокого уровня (в которых один программный элемент выполняет относительно сложные задачи). Программы трансляции, называемые компиляторами, преобразуют язык высокого уровня в машинный язык. Языки высокого уровня позволяют программистам писать программы, отчасти напоминающие фразы на английском языке и содержащие общепринятые математические символы. Например, фрагмент программы, который складывает два числа на языке высокого уровня может выглядеть так:

grossPay = basePay + overTimePay

Из приведенных примеров ясно, почему программисты предпочитают языки высокого уровня ассемблерным и, тем более, машинным. Visual Basic является одним из популярней­ших языков программирования высокого уровня

 

Язык Visual Basic

Visual Basic является результатом развития языка программирования BASIC, разработанного в середине 60-х годов XX века преподавателями Дартмутского колледжа Джоном Кемени и Томасом Куртцем BASIC был задуман как язык, позволяющий легко и быстро писать простые программы, и его основным предназначением было обучение новичков базовым навыкам программирования.

Когда Билл Гейтс основал в 1970-е годы корпорацию Microsoft, он реализовал BASIC на вторых ранних моделях персональных компьютеров. В конце 80-х и начале 90-х годов прошлого века корпорация Microsoft разработала графический пользовательский интерфейс Microsoft Windows, представляющий собой видимую часть операционной системы, с которой пользователи могут взаимодействовать. С появлением графического интерфейса Windows язык BASIC естественным образом эволюционировал в Visual Basic, который был представлен корпорацией Microsoft в 1991 году для облегчения программирования Windows приложений.

До этого программирование под Windows было довольно трудоемким процессом. Современный Visual Basic является объектно-ориентированным языком визуального программирования, управляемым событиями. Программы на нем создаются с помощью специального программного инструмента, называемого интегрированной средой разработки. Пользуясь интегрированной средой Microsoft Visual Studio, вы можете легко и быстро писать, выполнять, тестировать и отлаживать программы на Visual Basic.

Последняя версия Visual Basic является полностью объектно-риентированной. Visual Basic управляется событиями. Это означает, что написанные в программы реагируют на события, исходящие от пользователя, такие как щелчки мыши нажатие клавиш и показания таймеров. Это язык визуального программирования, т. е. можете не только писать операторы языка при разработке программы, но и пользоваться графическим интерфейсом Visual Studio и перетаскивать на рабочее поле стандартные объекты (например, кнопки или текстовые поля), а затем снабжать их надписями и изменять их размер. Значительную часть кода, реализующего пользовательский интерфейс, за вас пишет среда Visual Studio.

Корпорация Microsoft представила общественности свою стратегию.NET в 2000 г Платформа.NET является набором программных компонентов, обеспечивающих работу.NET-программ. Она позволяет писать приложения не только для настольных компьютеров, но для самых разных устройств, например, сотовых телефонов. Платформа.NET предлагает модель программирования, благодаря которой программные компоненты, созданные на разных языках программирования (например, Visual Basic и С#), могут взаимодействовать друг с другом.

 

 

Другие языки высокого уровня

Несмотря на то, что было создано несколько сотен языков высокого уровня, лишь немногие из них получили широкое признание. В середине 1950-х годов корпорация IBM создала язык Fortran для написания научных и инженерных приложений, выполняющих слояжные математические расчеты.

В конце 1950-х годов группа производителей компьютеров совместно с некоторыми правительственными и коммерческими организациями создала язык COBOL. Он используется преимущественно в экономических приложениях, где требуются манипуляции большими объемами данных. Значительная часть современного программного обеспечения с экономической направленностью создана на COBOL.

Язык С, разработанный Деннисом Ричи (Dennis Ritchie) из Bell Laboratories в 1970-х, получил широкое распространение как язык, на котором была написана операционная система UNIX. Язык С++, представляющий собой дальнейшее развитие С, был создан Бьярном Страуструпом (Bjarne Stroustrup) из Bell Laboratories в начале 1980-х. Этот язык обладает возможностями объектно-ориентированного программирования (ООП). Многие современные важнейшие операционные системы (например, Microsoft Windows) написаны на С или С++.

Объекты — это многократно используемые программные компоненты, моделирующие предметы и понятия реального мира. Объектно-ориентированные программы, как правило, легче понять, исправить и модифицировать, чем программы, разработанные в других техни­ках программирования. Visual Basic 2008 обладает всеми возможностями для объектно-ориентированного программирования.

В начале 1990-х годов многие организации, в том числе Sun Microsystems, предсказывали резкий скачок на рынке интеллектуальной потребительской электроники, т. е. бытовых при­боров со встроенными микропроцессорами (электронными устройствами, благодаря кото­рым работают компьютеры). Однако рынок развивался не так быстро, как ожидала компа­ния Sun. Когда в 1993 году произошел "взрыв" популярности Всемирной паутины, компания Sun поняла перспективность своего нового языка программирования Java, предназначенно­го для создания интерактивного анимированного содержимого Web-страниц. Язык Java был анонсирован в 1995 году и сразу привлек внимание деловых кругов благодаря широчайше­му интересу к Всемирной паутине. В настоящее время разработчики используют Java для написания Web-страниц с динамическим содержимым (содержимым, генерируемым в ответ на действия пользователя), для создания крупных коммерческих приложений, для расшире­ния функциональности Web-серверов (компьютеров, предоставляющих содержимое вашему браузеру, когда вы посещаете Web-сайты), для создания приложений, работающих в быто­вой электронике (например, в сотовых телефонах, пейджерах и портативных компьютерах), а также для многих других целей.

В 2000 году корпорация Microsoft анонсировала язык С# (произносится "си-шарп") одно­временно со своей стратегией.NET. Язык программирования С# был разработан специаль­но для платформы.NET. Он уходит корнями в С, С++ и Java, унаследовав от них самые лучшие черты. Как и Visual Basic, язык С# является объектно-ориентированным. Он предо­ставляет программисту доступ к обширной библиотеке стандартных компонентов.NET, что Ускоряет процесс разработки приложений. Языки С#, Java и Visual Basic имеют примерно одинаковые функциональные возможности.

 

 

Структурное программирование

 

В 60-е годы проекты по разработке программного обеспечения часто не укладывали отведенные строки, их стоимость превышала бюджет, а конечные продукты работали надежно. Стало ясно, что создание программного обеспечения является более сложным видом деятельности, чем представлялось поначалу. Усилия исследователей, направленные на решение этих проблем, привели к появлению структурного программирования, структурированного подхода к созданию понятных, корректных и легко модифицируемых программ. Одним из результатов исследований в области структурного программирования было создание языка Pascal в 1971 году. Язык был назван в честь математика и философа XVII в. Б Паскаля, а его главным предназначением было обучение студентов структурному программированию, что сделало его основным языком при преподавании программирования. К сожалению, в языке отсутствовали многие функциональные возможности, необходимые при написании коммерческих приложений для бизнеса и государственных организаций. Зато язык С, который тоже появился в результате исследований структурного программирования, был свободен от ограничений, присущих языку Pascal поэтому профессиональные программисты сразу приняли его на вооружение. Язык программирования Ada, в основе которого лежит Pascal, был разработан по заказу министерства обороны США в 70-е и начале 80-х годов прошлого века. Он назван в честь! Байрон, в замужестве леди Лавлейс (дочери поэта лорда Байрона). Леди Лавлейс считается первым в мире программистом, потому что она еще в начале XIX века написана программа для механического вычислительного устройства, сконструированного Чарльзом Бэбиджем.

 

Важнейшая тенденция в программировании: объектная технология

 

Объектная технология — это схема осмысленных программных модулей. Бывают объекты даты и времени, объекты-документы, объекты-автомобили, объекты-люди, аудиообъекты, видеообъекты, объекты-файлы, объекты-записи и т. д. Практически любое существительное может быть приемлемым представлено в виде программного объекта. Объекты имеют свойства (также называемые атрибутами), например, цвет, размер и вес; они могут выполнять действия (также называемые моделями поведения или методами). Классы — это типы сходных объектов. Например, все автомобили принадлежат классу "автомобиль", хотя отдельные экземпляры различаются по изготовителю, цвету и пакету опций. Класс описывает общий формат своих объектов, а свойства вия, специфичные для объекта, зависят от его класса. Объект имеет к классу пример отношение, какое имеет здание к чертежам, по которым оно возведено.

До появления объектно-ориентированных языков процедурные языки программирования такие как Fortran, Pascal, BASIC и С) были нацелены на действия (глаголы), а не на объекты (существительные). Это отчасти затрудняло программирование. Однако с помощью современных языков, таких как Visual Basic, С++, Java и С#, вы можете программировать в объектно-ориентированном стиле, который более естественно отражает наше восприятие мира. В результате значительно повышается производительность труда программиста.

Когда применяется объектная технология, правильно спроектированные классы могут быть многократно использованы в разных приложениях. Библиотеки классов заметно уменьшают объём работы при создании новых систем. Некоторые фирмы заявляют, что главная выгода, которую они имеют от объектно-ориентированного программирования, на самом деле состоит не в возможности многократно использовать код, а в создании продукта, который лучше организован, более понятен и прост в сопровождении.

Ориентированность на объекты позволяет вам сосредоточиться на "общей картине. Вы не беспокоитесь о частных деталях реализации многократно используемых объектов, а направляете свои усилия на поведение объектов и взаимодействие между ними.

Очевидно, что в ближайшие десятилетия объектно-ориентированное программирование будет основной методологией написания приложений. Visual Basic является одним из самых распространенных объектно-ориентированных языков.