Понятие языков программирования и языков пакетов прикладных программ. Классификация языков программирования.

Компьютерная реализация модели на этапе проектирования связана с выбором языковых средств.

Языки программирования (ЯП) по своим возможностям и времени создания принято делить на несколько поколений (Generation Language, GL). К сегодняшнему дню насчитывается пять поколений ЯП. Каждое из последующих поколений языков по своей функциональной мощности качественно отличается от предыдущего.

 

В первое поколение (1GL) входят языки, созданные в 40 - 50-х годах, когда компьютеры только появились на свет. В то время программы писались в машинных кодах, т. е. каждая компьютерная команда вместе с ее операндами вводилась в ЭВМ в двоичном виде. Это требовало огромных усилий по набору цифровых текстов и приводило к множеству трудноуловимых ошибок. Конечно, о реализации больших проектов речи идти не могло. Ситуация качественно изменилась вначале 50-х годов, когда был написан первый ассемблер, что само по себе можно считать подвигом, учитывая довольно сложную логику программы. Хотя этот ассемблер был неполноценным в сегодняшнем понимании, но он позволял задавать названия команд в символическом виде и указывать числа не только в двоичном, но и в десятичном или шестнадцатеричном формате, что существенно облегчало работу программистов

Языки первого поколения продолжают использоваться и сегодня, хотя в значительно меньшем объеме. Чаще всего приходится писать программы в машинных кодах для новых микропроцессоров, для которых еще не разработаны компиляторы, поддерживающие требуемый набор команд.

 

Расцвет второго поколени я языков программирования (2GL) пришелся на конец 50-х - начало 60-х годов. Был создан символический ассемблер, позволявший писать программы без привязки к конкретным адресам памяти. В него было введено понятие переменной, и он, по сути, стал первым настоящим (хоть и машинно-ориентированным) языком программирования со своим компилятором. Скорость разработки и эффективность функционирования программ резко возросли.

Ассемблеры активно применяются в настоящее время, как правило, для создания программ, максимально использующих возможности аппаратуры -различных драйверов, модулей состыковки с нестандартным оборудованием и т. д. В некоторых областях, например в машинной графике, на ассемблере пишутся библиотеки, эффективно реализующие стандартные алгоритмы обработки изображений. Кроме того, среди программистов просто есть немало людей, предпочитающих использовать ассемблер в своей работе. Как правило, это специалисты, хорошо разбирающиеся в электронике.

Появление третьего поколения ЯП (3GL) принято относить к 60-м годам. В это время были созданы языки, которые называют универсальными языками высокого уровня, с их помощью можно решать задачи из любых областей. Это общеизвестные языки:

Фортран,

Кобол,

Алгол,

ПЛ/1

Бейсик,

Си,

Паскаль и др.

Такие качества новых языков, как относительная простота, независимость от конкретного компьютера и возможность использования мощных синтаксических конструкций, позволили резко повысить производительность труда программистов.

Эти языки создавались как процедурно-ориентированные языки. Основополагающим понятием является понятие «процедура».

Процедура – сложное действие, представляющее собой последовательность выполнения элементарных операций.

В традиционных процедурно-ориентированных языках преимущество отдается программе – процедуре обработки данных. Структура данных имеет второстепенное значение.

Понятная большинству пользователей процедурная идеология этих языков привлекла к написанию небольших программ (как правило, расчетного характера) значительное количество специалистов из некомпьютерных областей. Подавляющее большинство языков 3GL успешно применяется и сегодня. Современные компиляторы с интегрированными средами разработки предоставляют очень удобные средства поддержки процесса создания программ.

С начала 70-х годов по настоящее время продолжается период языков четвертого поколения (4GL). Создание языков четвертого поколения связано с рождение новых компьютерных технологий:

· объектно-ориентированного программирования,

· визуального программирования,

· CASE-методологии,

· системного анализа.

Процесс создания больших программных комплексов оказался очень трудоемкой задачей, так как для реализации крупных
проектов требовался более глобальный подход, чем тот, который предлагали имевшиеся средства разработки. Языки 4GL частично снимал и эту проблему. Целью их создания было стремление увеличить скорость разработки проектов, снизить число ошибок и повысить общую надежность работы больших программных комплексов, получить возможность быстро и легко вносить изменения в готовые проекты, активно внедрять технологии визуальной разработки и т. д. Все языки четвертого поколения интегрированы в мощные пользовательские оболочки и обладают простым и удобным интерфейсом. Они чаще всего используются для проектирования баз данных и работы с ними (встроенные языки СУБД), что объясняется возможностью формализации всех понятий, используемых при построении реляционных баз данных.

 

Примеры языков:

Объектно-ориентированные языки;

Языки визуального программирования:

Visual Pascal,

Visual C,

Visual Basic в средах разработки Delphi, Builder C++ и других;

Языки для программирования в Internet:

Java,

PHP,

Perl,

Языки сценариев и др.

Языки разметки гипертекста:

HTML,

XML.

Языки баз данных:

SQL,

QBE.

Языки 4GL активно применяются в различных специализированных областях, где высоких результатов можно добиться, используя не универсальные, а проблемно-ориентированные языки, оперирующие конкретными понятиями узкой предметной области. Как правило, в эти языки встраиваются мощные примитивы, позволяющие в одном операторе описать такую функциональность, для реализации которой на языках младших поколений потребовались бы тысячи строк кода.

Однако тем, кто использует языки 4GL для создания законченных приложений, по-прежнему необходимо кодировать программу вручную с последовательным вводом команд. При этом сохраняется главный недостаток языков предыдущих поколений. Он заключается в том, что все они в значительной степени ориентированы на чуждую человеческому мышлению чисто компьютерную идеологию (работа с памятью, переменными, базами данных, последовательностями абстрактных операторов и т. п.), что требует от людей хорошего понимания принципов функционирования компьютера и операционных систем. Кроме того, парадигма функционального программирования по-прежнему присутствует в языках 4GL во всей полноте, не позволяя перейти к более высокому уровню абстракций при разработке программных систем.

 

Рождение языков пятого поколения относится к середине 90-х годов. Довольно неожиданно вокруг самого названия 5GL разгорелись жаркие споры. В отношении языков пятого поколения высказываются разные мнения. Преобладают две точки зрения.

Некоторые компьютерные эксперты считают продукты последнего поколения уже не языками, а средствами разработки, прикладными пакетами, не имеющими к процессу создания программ с помощью языков программирования никакого отношения. Проектирование программы происходит в специализированном визуальном редакторе, и работа с исходными текстами отсутствует.

Однако, значительно большая часть специалистов считает, что языки пятого поколения являются именно языками программирования, требующими от разработчика соответствующей квалификации и умения составлять программы вручную. Сторонники этого мнения под языками 5GL понимают специализированные языки, оперирующие не абстрактными переменными, а понятиями своей предметной области.

Несмотря на внешнюю противоположность языков 5GL (прикладные пакеты или языки программирования), их определяет то, что они предоставляют программисту средства разработки, использующие наиболее естественные для человеческого мышления понятия. При этом неважно, как подобные возможности будут реализованы - в виде усовершенствованных средств визуального проектирования или в виде новых мощных языков программирования, оперирующих привычными терминами.

Системы пятого поколения имеют открытую архитектуру и поддерживают большое количество продуктов третьих фирм, предоставляя пользователю возможность интеграции с готовыми решениями для различных областей. Это могут быть всевозможные визуальные редакторы, генераторы отчетов, стандартные библиотеки, удобные Мастера (Wizards) быстрого создания типовых приложений, CASE-системы, средства интеграции с базами данных и т. п. Чем больше приложений удастся объединить в одном пакете, тем большими возможностями он будет обладать.

Наиболее актуальными для систем 5GL становятся достижения в таких областях, как:

· логическое программирование (Пролог-подобные языки и машины вывода),

· объектно-ориентированное программирование,

· исследовательское программирование ( когда проект слишком сложен и не ясен, а средства разработки позволяют быстро создать шаблон программы и включать в него работающие кусочки с постепенным приближением к конечному результату ),

· использование для создания программ естественных языков, технологии управления базами знаний,

· методы обработки и анализа текстовой информации (энциклопедии, Web-страницы, документы) с возможностью смыслового поиска и т. д.

· использование экспертных систем и баз знаний со встроенными языками логического программирования для создания достаточно сложных приложений.

Языки 5GL, ориентированные на конкретные области применения, уже в ближайшее время могут завоевать самую широкую популярность в первую очередь в следующих областях:

Это относится, прежде всего, к продуктам, позволяющим создавать приложения для работы с базами данных - области информатики, наиболее успешно поддающейся формализации. Наглядное подтверждение этому - тенденции развития практически всех известных СУБД корпоративного уровня. Вслед за встроенными языками СУБД появляются и другие проблемные ЯП.

Кроме того, универсальные языки логического программирования пятого поколения наподобие Пролога, в основе которых лежат мощные математические аппараты. Эти языки продолжают более чем успешно развиваться, другое дело, что для их грамотного применения требуется высокая культура программирования (и проектирования) в сравнении с Си++. И используются они для несколько других специфических задач.