1 й язык программирования высшего уровня

Опережая время: какой язык программирования считается первым

Мы решили разузнать, какой язык программирования был самым первым. Чтобы разобраться в вопросе, начали с зарождения информатики в XIX веке.

Первый программист Ада Лавлейс

Говоря о первом языке, сложно умолчать о первом программисте. Графиня Ада Лавлейс, дочь лорда Байрона, всю свою жизнь посвятила математике и механике, трудилась в свое удовольствие без зарплат и дедлайнов. Результатом ее любви к точным наукам стали описание первой в мире вычислительной машины и создание программы для нее.

Аду Лавлейс часто упоминают вместе с Чарльзом Бэббиджем. Он изобрел первый прототип современного компьютера — логарифмическую машину. Но реализовать ее не удалось: проект разрастался на бумаге, а финансирование от английской короны заканчивалось. Ада познакомилась с ученым при дворе, и с этой встречи началось ее глубокое увлечение его работами.

В 1840 году изобретение Бэббиджа привлекло внимание профессоров из Турина. Он получил приглашение от итальянского правительства, где военный инженер Луиджи Менабреа взял у него интервью о принципах работы разностной машины и издал статью на французском.

В то же время Ада занялась переводом статьи на английский язык, параллельно переписываясь с Бэббиджем. Она не только перевела принцип работы, но и сопроводила его обширным комментарием. В нем она описала алгоритм для вычисления последовательности Бернулли с помощью машины. Кстати, его используют до сих пор, поэтому программа опередила себя на несколько десятков лет. Аду Лавлейс по праву считают первым программистом в истории человечества. В 1980 году в США новый язык назвали в ее честь.

Я не считаю, что структуры головного мозга менее подвластны математикам, нежели движения и свойства звезд и планет; вполне, если выбрать для их рассмотрения правильную точку зрения. Я хотела бы оставить последующим поколениям вычисляемую модель нервной системы.

Машинный код и языки ассемблера

Масштаб работы Бэббиджа и Лавлейс оценили только в ХХ веке, когда научно-технический прогресс шагнул вперед и математики нового поколения увидели, что все это уже было до них.

В 1940-х годах инженеры начали конструировать первые электронно-вычислительные машины — громоздкие, неудобные и с перфокартами. Вот такие:

Для передачи команд использовали цепочки нулей и единиц — машинный код. Мягко говоря, не самый удобный вариант для программистов: приходилось «разговаривать» с компьютером на его языке, хорошо знать составляющие ЭВМ. А еще легко было допустить ошибку при записи кода.

Процесс создания программ требовал автоматизации, и в пятидесятых годах появились первые языки программирования низкого уровня — ассемблеры. Низкий уровень означает, что язык все еще близок к машинному коду, но уже становится проще для восприятия человеком.

Первый высокоуровневый язык Планкалкюль

Часто можно услышать, что первым языком высокого уровня был Fortran (1957). Но еще в разгар Второй мировой войны немецкий ученый Конрад Цузе создал Plankalkül — первый высокоуровневый язык. Он написал на нем49 листов программ для оценки шахматных позиций и документацию в отдельной брошюре. Работы Цузе увидели свет только после войны, в 1972 году.

Планкалкюль — электромеханический язык, так как разрабатывался для компьютера Z4. Автор не создал для него аппаратной реализации. Первый компилятор для Планкалкюля написали в Германии в 2000 году: он называется Plankalkül-2000. Его разработали в Свободном университете Берлина спустя пять лет после смерти Цузе. Это интерпретатор диалекта Планкалкюля — он чуть проще самой первой версии языка. Если вам захочется почувствовать дух истории, на нем даже можно написать простенькую программку.

Plankalkül не нашел практического применения, но вполне соответствует современным стандартам высокоуровневых языков. В нем есть четыре вида переменных, массивы, циклы, кортежи, подпрограммы и условные конструкции. С помощью языка можно выполнять простые арифметические операции и сортировку чисел.

Fortran — первый язык с компилятором

В 1957 году в компании IBM группа программистов, возглавляемая Джоном Бэкусом, представила первый работающий высокоуровневый язык Fortran. В его основе лежит принцип анализа всей строки.

Сегодня Фортрану61 год, но он до сих пор востребован и популярен в Data Science. За это время вышло множество версий, язык эволюционировал и обрел четкие стандарты. Благодаря огромному наследию кода он используется для различных вычислений в научных разработках, геологических изысканиях и астрофизике.

Если вам интересна история, взгляните на потрясающую схему развития языков программирования, начиная с Фортрана.

Как видите, однозначного ответа на вопрос, какой язык программирования придумали первым, не существует. Первую абстрактную программу написала Ада Лавлейс, первым высокоуровневым языком был Plankalkül, но эру высоких информационных технологий начал Fortran. Все они первые в личном зачете, и каждый важен для того или иного этапа развития информационных систем.

Если программирование вас вдохновляет, предлагаем пройти курс «Веб-разработчик». Вы получите представление об основах JavaScript и PHP, примените их на практике и освоите востребованную специальность.

Источник

Язык программирования высокого уровня

Высокоуровневый язык программирования — язык программирования, разработанный для быстроты и удобства использования программистом. Основная черта высокоуровневых языков — это абстракция, то есть введение смысловых конструкций, кратко описывающих такие структуры данных и операции над ними, описания которых на машинном коде (или другом низкоуровневом языке программирования) очень длинны и сложны для понимания.

Так, высокоуровневые языки стремятся не только облегчить решение сложных программных задач, но и упростить портирование программного обеспечения. Использование разнообразных трансляторов и интерпретаторов обеспечивает связь программ, написанных при помощи языков высокого уровня, с различными операционными системами и оборудованием, в то время как их исходный код остаётся, в идеале, неизменным.

Такого рода оторванность высокоуровневых языков от аппаратной реализации компьютера помимо множества плюсов имеет и минусы. В частности, она не позволяет создавать простые и точные инструкции к используемому оборудованию. Программы, написанные на языках высокого уровня, проще для понимания программистом, но менее эффективны, чем их аналоги, создаваемые при помощи низкоуровневых языков. Одним из следствий этого стало добавление поддержки того или иного языка низкого уровня (язык ассемблера) в ряд современных профессиональных высокоуровневых языков программирования.

Примеры: C++, Visual Basic, Python, Perl, Delphi (Pascal), строковых типов, объектов, операций файлового ввода-вывода и т. п.

Первым языком программирования высокого уровня считается компьютерный язык Plankalkül разработанный немецким инженером Конрадом Цузе ещё в период 1942—1946 гг. Однако, широкое применение высокоуровневых языков началось с возникновением Фортрана и созданием компилятора для этого языка (1957).

Содержание

Переносимость программ

Распространено мнение, что программы на языках высокого уровня можно написать один раз и потом использовать на компьютере любого типа. В действительности же это верно только для тех программ, которые мало взаимодействуют с операционной системой, например, выполняют какие-либо вычисления или обработку данных. Большинство же интерактивных (а тем более мультимедийных) программ обращаются к системным вызовам, которые сильно различаются в зависимости от операционной системы. Например, для отображения графики на экране компьютера программы под Microsoft Windows используют функции Windows API, которые недоступны в системах, поддерживающих стандарт программный интерфейс X-сервера.

К настоящему времени создан целый ряд программных библиотек (например, библиотека wxWidgets), скрывающих несоответствия системных вызовов различных операционных систем от прикладных программ. Однако такие библиотеки, как правило, не позволяют полностью использовать все возможности конкретных операционных систем.

Новые тенденции

Новой тенденцией является появление языков программирования еще более высокого уровня (ультра-высокоуровневых). Такого рода языки характеризуются наличием дополнительных структур и объектов, ориентированных на прикладное использование. Прикладные объекты, в свою очередь, требуют минимальной настройки в виде параметров и моментально готовы к использованию. Использование ультра-высокоуровневых языков программирования снижает временные затраты на разработку программного обеспечения и повышает качество конечного продукта за счет, опять таки, уменьшения объема исходных кодов.

См. также

Ссылки

Смотреть что такое «Язык программирования высокого уровня» в других словарях:

язык программирования высокого уровня — — [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] Тематики информационные технологии в целом EN data retrieval languageDRL … Справочник технического переводчика

машинно-ориентированный язык программирования высокого уровня — — [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN machine oriented high level languageMOHLL … Справочник технического переводчика

ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ВЫСОКОГО УРОВНЯ — ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ВЫСОКОГО УРОВНЯ, ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ, приемлемо близкие к разговорному языку. Высокоуровневый язык программирования преобразуется КОМПИЛЯТОРОМ в машинные коды, используемые непосредственно компьютером. Большинство… … Научно-технический энциклопедический словарь

Язык программирования Паскаль — процедурно ориентированный язык программирования высокого уровня, предназначенный для широкого класса задач. Язык Паскаль считается языком структурного программирования. По английски: Pascal language См. также: Процедурно ориентированные языки… … Финансовый словарь

Язык программирования Лисп — универсальный язык программирования высокого уровня. Язык Лисп: относится к декларативным языкам функционального типа; предназначен для обработки символьных данных, представленных в виде списков. Основой языка являются функции и рекурсивные… … Финансовый словарь

Язык программирования Си — Си Семантика: процедурный Тип исполнения: компилируемый Появился в: 1969 73 г. Автор(ы): Кен Томпсон, Денис Ритчи Типизация данных: статическая Основные реализации … Википедия

Язык программирования C — Си Семантика: процедурный Тип исполнения: компилируемый Появился в: 1969 73 г. Автор(ы): Кен Томпсон, Денис Ритчи Типизация данных: статическая Основные реализации … Википедия

Язык программирования — Язык программирования формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия,… … Википедия

Язык высокого уровня — согласно ГОСТ 19781 90 язык программирования, понятия и структура которого удобны для восприятия человеком. Языки высокого уровня отражают потребности программиста, но не возможности системы обработки данных. См. также: Алгоритмические языки… … Финансовый словарь

Источник

История языков программирования

Первый язык программирования
Знаете ли вы, что первый в мире язык компьютерного программирования был изобретен еще в 1843 году? Ада Лавлейс изобрела первый в истории машинный алгоритм для одной из первых вычислительных машин, который она записала на листе бумаги, потому что в то время компьютеров не существовало! С тех пор языки программирования, очевидно, прошли долгий путь, но для того, чтобы понять историю языков, нужно сначала понять их происхождение.

История языков программирования: хронология
Ниже приведен график истории языков программирования. Первые известные языки были сложными машинными кодами, которые вручную вводились в первые вычислительные машины. Как вы понимаете, компьютерное программирование быстро превратилось из машинных кодов в полностью автоматизированный, читаемый человеком код.

1843: Машинный алгоритм Ады Лавлейс
Ада Лавлейс изобретает первый в истории машинный алгоритм для разностной машины Чарльза Бэббиджа, который закладывает основу для всех языков программирования.

1944-45: Планкалкюль
Где-то между 1944-45 годами Конрад Цузе разработал первый «настоящий» язык программирования под названием Plankalkül (Расчет плана). Язык Zeus (помимо прочего) позволял создавать процедуры, в которых хранятся фрагменты кода, которые можно было вызывать снова и снова для выполнения рутинных операций.

1949: Язык Ассемблера
Ассемблер использовался в автоматическом калькуляторе с электронным запоминанием задержки (EDSAC). Ассемблер был разновидностью низкоуровневого языка программирования, который упростил язык машинного кода. Другими словами, конкретные инструкции, необходимые для работы с компьютером.

1949: Shortcode
Шорткод (или сокращенный код) был первым языком высокого уровня (HLL), предложенным Джоном Макколи в 1949 году. Однако именно Уильям Шмитт реализовал его для компьютера BINAC в том же году и для UNIVAC в 1950 году.

1952: Автокодирование
Автокод был общим термином, используемым для семейства языков программирования. Autocode, впервые разработанный Аликом Гленни для компьютера Mark 1 в Университете Манчестера, был первым в истории скомпилированным языком, который был реализован, что означает, что он может быть переведен непосредственно в машинный код с помощью программы, называемой компилятором. Автокод использовался на первых вычислительных машинах Ferranti Pegasus и Sirius в дополнение к Mark 1.

1957: Fortran
FORmula TRANslation или FORTRAN был создан Джоном Бэкусом и считается старейшим языком программирования, используемым сегодня. Язык программирования был создан для научных, математических и статистических вычислений высокого уровня. FORTRAN до сих пор используется в некоторых из самых передовых суперкомпьютеров в мире.

1958: ALGOL (Алгоритмический язык)
Алгоритмический язык или АЛГОЛ был создан совместным комитетом американских и европейских компьютерных ученых. Алгол послужил отправной точкой для разработки некоторых из наиболее важных языков программирования, включая Pascal, C, C ++ и Java.

1958: LISP (обработчик списков)
Процессор списков или LISP был изобретен Джоном Маккарти в Массачусетском технологическом институте (MIT). Первоначально предназначенный для искусственного интеллекта, LISP является одним из старейших языков программирования, которые все еще используются сегодня, и его можно использовать вместо Ruby или Python. Такие компании, как Acceleration, Boeing и Genworks, по-прежнему используют LISP в своих технических стеках.

1964: BASIC (универсальный символьный код инструкций для начинающих)
Универсальный код символических инструкций для начинающих или BASIC был разработан группой студентов Дартмутского колледжа. Этот язык был написан для студентов, которые плохо разбирались в математике или компьютерах. Этот язык был разработан основателями Microsoft Биллом Гейтсом и Полом Алленом и стал первым товарным продуктом компании.

1970: ПАСКАЛЬ
Названный в честь французского математика Блеза Паскаля, Никлаус Вирт разработал язык программирования в его честь. Он был разработан как средство обучения компьютерному программированию, что означало, что его легко освоить. Apple предпочитала его на заре своей деятельности из-за простоты использования и мощности.

1972: Smalltalk
Smalltalk, разработанный в исследовательском центре Xerox в Пало-Альто Аланом Кей, Адель Голдберг и Дэном Ингаллсом, позволял программистам изменять код на лету. Он представил множество аспектов языка программирования, которые сегодня являются видимыми языками, такими как Python, Java и Ruby. Такие компании, как Leafly, Logitech и CrowdStrike, заявляют, что используют Smalltalk в своих технических стеках.

1972: C (Си)
Разработан Деннисом Ричи из Bell Telephone Laboratories для использования с операционной системой Unix. Он был назван C, потому что был основан на более раннем языке под названием «B». Многие из ведущих в настоящее время языков являются производными от C, включая; C #, Java, JavaScript, Perl, PHP и Python. Он также использовался / до сих пор используется такими крупными компаниями, как Google, Facebook и Apple.

1980/81: Ада
Изначально Ada была разработана командой во главе с Джин Ичбиа из CUU Honeywell Bull по контракту с Министерством обороны США. Названный в честь математика середины 19-го века Ады Лавлейс, Ada представляет собой структурированный, статически типизированный, императивный, объектно-ориентированный язык программирования высокого уровня с широким спектром возможностей. Ада была расширена из других популярных в то время языков программирования, таких как Паскаль. Ada используется в системах управления воздушным движением в таких странах, как Австралия, Бельгия и Германия, а также во многих других транспортных и космических проектах.

1983: Objective-C
Objective-C, разработанный Брэдом Коксом и Томом Лавом, является основным языком программирования, используемым для написания программного обеспечения для операционных систем Apple macOS и iOS.

1991: Python
Названный в честь британской комедийной труппы «Монти Пайтон», Python был разработан Гвидо Ван Россумом. Это универсальный язык программирования высокого уровня, созданный для поддержки различных стилей программирования и приятный в использовании (ряд руководств, примеров и инструкций часто содержат ссылки на Monty Python). Python по сей день является одним из самых популярных языков программирования в мире, который используют такие компании, как Google, Yahoo и Spotify.

1991: Visual Basic
Visual Basic, разработанный Microsoft, позволяет программистам использовать стиль перетаскивания для выбора и изменения предварительно выбранных фрагментов кода через графический интерфейс пользователя (GUI). В наши дни этот язык не используется слишком часто, однако Microsoft частично использовала Visual Basic для ряда своих приложений, таких как Word, Excel и Access.

1995: JavaScript
JavaScript был создан Бренданом Эйхом, этот язык в основном используется для динамической веб-разработки, документов PDF, веб-браузеров и виджетов рабочего стола. Почти каждый крупный веб-сайт использует JavaScript. Gmail, Adobe Photoshop и Mozilla Firefox включают несколько хорошо известных примеров.

2000: C #
Разработанный в Microsoft с надеждой на объединение вычислительных возможностей C ++ с простотой Visual Basic, C # основан на C ++ и имеет много общего с Java. Этот язык используется почти во всех продуктах Microsoft и используется в основном при разработке настольных приложений.

2009: Golang (Go)
Go был разработан Google для решения проблем, возникающих из-за больших программных систем. Благодаря своей простой и современной структуре Go завоевал популярность среди некоторых крупнейших технологических компаний по всему миру, таких как Google, Uber, Twitch и Dropbox.

2014: Swift
Разработанный Apple в качестве замены C, C ++ и Objective-C, Swift был разработан с целью быть проще, чем вышеупомянутые языки, и оставлять меньше места для ошибок. Универсальность Swift означает, что его можно использовать для настольных, мобильных и облачных приложений. Ведущее языковое приложение Duolingo запустило новое приложение, написанное на Swift.

Какие старые языки программирования все еще используются?
Не все языки программирования существуют вечно. Будь то результат развития технологий или просто замена более сложным языком. С учетом сказанного, ИТ специалисты по-прежнему используют некоторые старые языки программирования:

FORTRAN
Первоначальная версия FORTRAN была предложена в IBM Джоном Бэкусом еще в 1953 году. Это был первый компилятор-оптимизатор, который широко использовался в научной работе, поскольку его оптимизированный код выгодно конкурировал с написанным вручную кодом ассемблера. Этот язык до сих пор используется на некоторых из самых быстрых суперкомпьютеров в мире. С 1953 года была выпущена серия обновлений, последняя версия которых была выпущена в 2018 году.

COBOL
COBOL был разработан еще в 1959 году и был одним из первых языков программирования высокого уровня. Несмотря на то, что COBOL был изобретен так давно, он по-прежнему широко распространен. В одних только США 43% банковских систем построены на COBOL, что составляет 95% операций с банкоматами и 80% транзакций, совершаемых лично.

Вывод
История языков программирования увлекательна. Кто бы мог подумать, что алгоритм середины 19 века проложит путь для технологического общества, в котором мы живем сегодня. От ранних машинных кодов до сложного, удобночитаемого кода, на котором сегодня работают наши любимые технологии, языки программирования прошли долгий путь. Несомненно, компьютерное программирование продолжит развиваться, как это происходило в течение последних 150 лет, и интересно смотреть, что принесет будущее.

Источник

История языков программирования: 1950-е

Программирование появилось задолго до 50-х годов XX века. Первые идеи высказал ещё Чарльз Бэббидж (1792-1871), которого по праву считают отцом компьютера. Он не знал о транзисторах, микросхемах и мониторах, но достаточно точно описал основные принципы, на которых будут строится все вычислительные машины. Развила идею графиня Ада Лавлейс (1815-1852). Её место в истории до сих вызывает немало споров, но одно абсолютно точно – именно Ада фактически стала первым известным программистом. Благодаря её трудам стало понятно, что путь к эффективному использованию машин – алгоритмы, описанные в коде.

Аналитическая машина Бэббиджа

Но программирование не могло развиваться в отрыве от компьютеров. Без них это просто игры разума, абстракция, вне зависимости от качества идей. Поэтому вплоть до 1950-х языки программирования представляли из себя набор машинных инструкций, часто узкоспециализированные и вымирающие вместе с целевым устройством.

Суть проблемы

Сегодня вам не надо ничего знать об архитектуре компьютера, для большинства программистов вообще важен только язык, всё остальное – вторично. В 1950-х всё было иначе – приходилось работать с элементарными машинными кодами, а это практически всё равно что программировать при помощи паяльника.

Ещё одной проблемой было то, что за разработку языков отвечали люди, непосредственно связанные с созданием компьютеров – в первую очередь инженеры и лишь вынужденно программисты. Потому они и представляли язык в виде последовательности номеров операций и ячеек памяти. Грубо говоря, это выглядело так:

01 x y – добавление содержимого ячейки памяти y к ячейке x;

02 x y – аналогичная процедура с вычитанием.

В итоге код программы превращался в бесконечную череду цифр:

Сегодня такой код вам покажется ужасом, но в начале 1950-х был нормой.

Компьютер 1940-х годов

Программистам приходилось долго учиться машинным командам, потом внимательно писать код, а после завершения ещё несколько раз его перепроверять – риск ошибки был велик. Проблемы возникла, когда развитие машин стало тормозиться нехваткой кадров для написания программ. Требовалось срочное решение.

Первый сборщик

Решение лежало на поверхности: необходимо перевести цифровые обозначения операций в буквы. То есть вместо «01 10 15» использовать «ADD 10 15». Это требовало дополнительного перевода символов в машинную команду, но, учитывая проблему, жертва была минимальна.

Решение оказалось настолько очевидным, что доподлинно неизвестно, кто первым изобрёл язык Ассемблера. Вероятнее всего, он появился одновременно сразу в нескольких местах. За название и популяризацию ответственными принято считать авторов книги «The preparation of programs for a digital computer» Уилкса, Уилера и Гилла. Нетрудно догадаться, что название Ассемблер происходит от английского слова assemble – собирать, монтировать, что вполне точно описывает процесс. Позднее символы стали касаться не только простейших операций, но и адресации, что значительно упростило читаемость кода.

Сейчас это кажется элементарным решением, но тогда реализация была сложным процессом, требующим созданий таблиц соответствия, присовения обозначения каждой ячейке памяти. Это привело к трём фундаментальным вещам:

Это стало катализатором языкового прорыва.

Компиляторы и предубеждения

Ассемблер позволил создать простые превращения. Например, перевод 01 в ADD. Макроассемблер расширил эту идею и подарил программистам возможность сворачивать несколько инструкций в одну. К примеру, если в программе вы постоянно добавляли значение в ячейку памяти и проверяли, не переполнена ли она, всё это можно было записать в макрос INCRT и использовать его, меняя лишь переменные. По сути, макроассемблеры превратились в первые языки высокого уровня.

Но в таком подходе заключалась важная проблема – каждый раз перед созданием кода необходимо было сворачивать базовые операции в макросы. Требовался инструмент, который освободит программистов от постоянного копирования. Так появился компилятор.

Теперь-то мы знаем, что благодаря компилятору мы можем создать язык программирования с абсолютно любым синтаксисом, главное, чтобы он грамотно переводил наш код в машинные команды. А в то время специалисты скептически относились к языкам высокого уровня. Частично это было обусловлено производительностью компьютеров – упрощение синтаксиса со сложными трансформациями дорого обходилось, могло вернуть технологический прогресс на несколько лет назад. Частично причиной были эмоции – было тяжело отойти от формы машинных команд, потерять контроль над процессами. Программисты всерьёз боялись, что после компиляции они не смогут понять исполняемые команды. Сегодня нам наплевать, как выглядит машинный код, а в те времена это казалось важной проблемой.

Тем не менее компилятор стал единственным выходом из ситуации, но здесь проявилась другая трудность – арифметические выражения. Их исполнение не совпадает с тем, как машина читает код. Из школьного курса мы знаем порядок вычислений в выражении «2+3*5», но машина читает код в одном направлении, так что ответ будет неверным. Да, указанный пример можно решить, создав макрос, но для сложных выражений уровня «(2 + 3 * 5 + 4/6) * 10 + 16- (14 + 15) * 8» требовался принципиально иной подход.

Эпоха новой формации

Найти алгоритм анализа стека удалось Джону Бэкусу, создателю Фортрана. Он начал работать над ним в 1954 году и ему потребовалось почти 5 лет, чтобы доказать право языков высокого уровня на существование. Полное название Фортрана – The IBM Formula Translating System, или FORmula TRANslator. Несмотря на 60-летний возраст, он остаётся одним из самых популярных языков программирования и невероятно востребован в Data Science. За это время мы видели множество версий: Fortran 1, II, 66, 77, 90, 95, 2008, а в следующем году выйдет ещё одна (планировался Fortran 2015, но из-за задержек название может смениться на 2018). Именно в Фортране впервые были одновременно реализованы многие атрибуты языка высокого уровня, среди которых:

Ещё одним важным наследием Фортрана, о котором даже не догадываются современные программисты, является использование ограничений для переменных для целых чисел. Все они должны были начинаться с одного из 6 символов I, J, K, L, M, N (происходит от I-Nteger). Именно отсюда взялась привычка для перечислений брать переменные i, j и т.д.

IBM 704 – машина, на которой был создан Fortran

При этом Фортран оставался языком, приближенным к машинам. Например, там существовало такое:

Причиной была архитектура компьютера IBM, которой требовалась команда для использования нужного регистра: отрицательного, нулевого или положительного. Близость к машинам проявлялась и в известной команде GOTO (позднее она была унаследована Basic), означавший прямой переход к той или иной команде.

Возвращаясь к проблеме арифметических выражений, алгоритм перебора стека (то есть анализа всей строки) не был эффективным решением, но он доказал, насколько реализация может быть простой и логичной.

Языки для каждого

Fortran 1 был научным языком, в его основе лежали операции с комплексными числами и с плавающей запятой. Он даже не умел обрабатывать текст, для этого приходилось преобразовывать его в специальные коды. Поэтому Фортран оказался непригоден для бизнеса, где был специально создан язык Cobol.

Синтаксис у него принципиально иной, максимально приближенный к естественному английскому языку. Практически не было арифметики, только выражения вида:

Cobol стал олицетворением максимального удаления от прежнего машинно-арифметического мышления к общечеловеческому. И главное – теперь можно было работать с текстом и записями.

Следующим фундаментальным языком стал Algol (ALGOrithmic Language), предназначенный для научных отчётов и публикаций. В нём впервые появились естественные для нас вещи:

Именно из Алгол произошли C, C ++, C #, Java и многие другие популярные сегодня языки.

Четвёртым китом 1950-х стал Лисп (LISt Processing language), разработанный специально для обслуживания искусственного интеллекта. Главной его особенность стала работа не с императивными данными, а с функциями. Для этого Джону Маккарти пришлось предусмотреть множество механизмов для нормальной работы: динамическую типизацию, автоматическое распределение памяти, сборщик мусора. В конечном счёте, именно Лисп стал прародителем таких языков, как Python и Ruby, а сам до сих пор активно применяется в ИИ.

Таким образом, 1950-е изменили образ мышления программистов, подарили четыре фундаментальных языка и поставили мир на рельсы компьютерной революции.
В следующий раз поговорим о том, как развивались языки и мир программирования в 1960-е.

Этим текстом я хочу начать цикл статей об истории развития языков программирования. Он является адаптированной версией этого сборника.

Программирование появилось задолго до 50-х годов XX века. Первые идеи высказал ещё Чарльз Бэббидж (1792-1871), которого по праву считают отцом компьютера. Он не знал о транзисторах, микросхемах и мониторах, но достаточно точно описал основные принципы, на которых будут строится все вычислительные машины. Развила идею графиня Ада Лавлейс (1815-1852). Её место в истории до сих вызывает немало споров, но одно абсолютно точно – именно Ада фактически стала первым известным программистом. Благодаря её трудам стало понятно, что путь к эффективному использованию машин – алгоритмы, описанные в коде.

Аналитическая машина Бэббиджа

Но программирование не могло развиваться в отрыве от компьютеров. Без них это просто игры разума, абстракция, вне зависимости от качества идей. Поэтому вплоть до 1950-х языки программирования представляли из себя набор машинных инструкций, часто узкоспециализированные и вымирающие вместе с целевым устройством.

Суть проблемы

Сегодня вам не надо ничего знать об архитектуре компьютера, для большинства программистов вообще важен только язык, всё остальное – вторично. В 1950-х всё было иначе – приходилось работать с элементарными машинными кодами, а это практически всё равно что программировать при помощи паяльника.

Ещё одной проблемой было то, что за разработку языков отвечали люди, непосредственно связанные с созданием компьютеров – в первую очередь инженеры и лишь вынужденно программисты. Потому они и представляли язык в виде последовательности номеров операций и ячеек памяти. Грубо говоря, это выглядело так:

01 x y – добавление содержимого ячейки памяти y к ячейке x;

02 x y – аналогичная процедура с вычитанием.

В итоге код программы превращался в бесконечную череду цифр:

Сегодня такой код вам покажется ужасом, но в начале 1950-х был нормой.

Компьютер 1940-х годов

Программистам приходилось долго учиться машинным командам, потом внимательно писать код, а после завершения ещё несколько раз его перепроверять – риск ошибки был велик. Проблемы возникла, когда развитие машин стало тормозиться нехваткой кадров для написания программ. Требовалось срочное решение.

Первый сборщик

Решение лежало на поверхности: необходимо перевести цифровые обозначения операций в буквы. То есть вместо «01 10 15» использовать «ADD 10 15». Это требовало дополнительного перевода символов в машинную команду, но, учитывая проблему, жертва была минимальна.

Решение оказалось настолько очевидным, что доподлинно неизвестно, кто первым изобрёл язык Ассемблера. Вероятнее всего, он появился одновременно сразу в нескольких местах. За название и популяризацию ответственными принято считать авторов книги «The preparation of programs for a digital computer» Уилкса, Уилера и Гилла. Нетрудно догадаться, что название Ассемблер происходит от английского слова assemble – собирать, монтировать, что вполне точно описывает процесс. Позднее символы стали касаться не только простейших операций, но и адресации, что значительно упростило читаемость кода.

Сейчас это кажется элементарным решением, но тогда реализация была сложным процессом, требующим созданий таблиц соответствия, присовения обозначения каждой ячейке памяти. Это привело к трём фундаментальным вещам:

Это стало катализатором языкового прорыва.

Компиляторы и предубеждения

Ассемблер позволил создать простые превращения. Например, перевод 01 в ADD. Макроассемблер расширил эту идею и подарил программистам возможность сворачивать несколько инструкций в одну. К примеру, если в программе вы постоянно добавляли значение в ячейку памяти и проверяли, не переполнена ли она, всё это можно было записать в макрос INCRT и использовать его, меняя лишь переменные. По сути, макроассемблеры превратились в первые языки высокого уровня.

Но в таком подходе заключалась важная проблема – каждый раз перед созданием кода необходимо было сворачивать базовые операции в макросы. Требовался инструмент, который освободит программистов от постоянного копирования. Так появился компилятор.

Теперь-то мы знаем, что благодаря компилятору мы можем создать язык программирования с абсолютно любым синтаксисом, главное, чтобы он грамотно переводил наш код в машинные команды. А в то время специалисты скептически относились к языкам высокого уровня. Частично это было обусловлено производительностью компьютеров – упрощение синтаксиса со сложными трансформациями дорого обходилось, могло вернуть технологический прогресс на несколько лет назад. Частично причиной были эмоции – было тяжело отойти от формы машинных команд, потерять контроль над процессами. Программисты всерьёз боялись, что после компиляции они не смогут понять исполняемые команды. Сегодня нам наплевать, как выглядит машинный код, а в те времена это казалось важной проблемой.

Тем не менее компилятор стал единственным выходом из ситуации, но здесь проявилась другая трудность – арифметические выражения. Их исполнение не совпадает с тем, как машина читает код. Из школьного курса мы знаем порядок вычислений в выражении «2+3*5», но машина читает код в одном направлении, так что ответ будет неверным. Да, указанный пример можно решить, создав макрос, но для сложных выражений уровня «(2 + 3 * 5 + 4/6) * 10 + 16- (14 + 15) * 8» требовался принципиально иной подход.

Эпоха новой формации

Найти алгоритм анализа стека удалось Джону Бэкусу, создателю Фортрана. Он начал работать над ним в 1954 году и ему потребовалось почти 5 лет, чтобы доказать право языков высокого уровня на существование. Полное название Фортрана – The IBM Formula Translating System, или FORmula TRANslator. Несмотря на 60-летний возраст, он остаётся одним из самых популярных языков программирования и невероятно востребован в Data Science. За это время мы видели множество версий: Fortran 1, II, 66, 77, 90, 95, 2008, а в следующем году выйдет ещё одна (планировался Fortran 2015, но из-за задержек название может смениться на 2018). Именно в Фортране впервые были одновременно реализованы многие атрибуты языка высокого уровня, среди которых:

Ещё одним важным наследием Фортрана, о котором даже не догадываются современные программисты, является использование ограничений для переменных для целых чисел. Все они должны были начинаться с одного из 6 символов I, J, K, L, M, N (происходит от I-Nteger). Именно отсюда взялась привычка для перечислений брать переменные i, j и т.д.

IBM 704 – машина, на которой был создан Fortran

При этом Фортран оставался языком, приближенным к машинам. Например, там существовало такое:

Причиной была архитектура компьютера IBM, которой требовалась команда для использования нужного регистра: отрицательного, нулевого или положительного. Близость к машинам проявлялась и в известной команде GOTO (позднее она была унаследована Basic), означавший прямой переход к той или иной команде.

Возвращаясь к проблеме арифметических выражений, алгоритм перебора стека (то есть анализа всей строки) не был эффективным решением, но он доказал, насколько реализация может быть простой и логичной.

Языки для каждого

Fortran 1 был научным языком, в его основе лежали операции с комплексными числами и с плавающей запятой. Он даже не умел обрабатывать текст, для этого приходилось преобразовывать его в специальные коды. Поэтому Фортран оказался непригоден для бизнеса, где был специально создан язык Cobol.

Синтаксис у него принципиально иной, максимально приближенный к естественному английскому языку. Практически не было арифметики, только выражения вида:

Cobol стал олицетворением максимального удаления от прежнего машинно-арифметического мышления к общечеловеческому. И главное – теперь можно было работать с текстом и записями.

Следующим фундаментальным языком стал Algol (ALGOrithmic Language), предназначенный для научных отчётов и публикаций. В нём впервые появились естественные для нас вещи:

Именно из Алгол произошли C, C ++, C #, Java и многие другие популярные сегодня языки.

Четвёртым китом 1950-х стал Лисп (LISt Processing language), разработанный специально для обслуживания искусственного интеллекта. Главной его особенность стала работа не с императивными данными, а с функциями. Для этого Джону Маккарти пришлось предусмотреть множество механизмов для нормальной работы: динамическую типизацию, автоматическое распределение памяти, сборщик мусора. В конечном счёте, именно Лисп стал прародителем таких языков, как Python и Ruby, а сам до сих пор активно применяется в ИИ.

Таким образом, 1950-е изменили образ мышления программистов, подарили четыре фундаментальных языка и поставили мир на рельсы компьютерной революции.
В следующий раз поговорим о том, как развивались языки и мир программирования в 1960-е.

Источник