Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Введение в специальность программиста

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 058900.12.01
К покупке доступен более свежий выпуск Перейти
Цель данной книги — сформировать представление о профессии программиста и дать основы для приобретения навыков в этой области деятельности. В учебнике рассматриваются содержание основных понятий программирования, история его развития, основные элементы и языки программирования, принципы структурного программирования и начала программирования в среде Turbo Pascal и системе Delphi. Дается материал о программном обеспечении для вычислительной техники и автоматизированных систем, правовой и программной защите компьютерной информации, стандартизации и лицензировании программных продуктов. Предназначен для учащихся техникумов, колледжей, а также студентов вузов.
Гвоздева, В. А. Введение в специальность программиста : учебник / В.А. Гвоздева. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : ИД «ФОРУМ» : ИНФРА-М, 2022. — 208 с. — (Среднее профессиональное образование). - ISBN 978-5-8199-0929-4. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.ru/catalog/product/1844359 (дата обращения: 23.02.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
ВВЕДЕНИЕ 
В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 
ПРОГРАММИСТА

В.А. ГВОЗДЕВА

2-е издание, исправленное и дополненное

Допущено 
Министерством образования и науки Российской Федерации
в качестве учебника для студентов образовательных
учреждений среднего профессионального образования, 
обучающихся по специальности «Программное обеспечение 
вычислительной техники и автоматизированных систем»

Москва
ИД «ФОРУМ» — ИНФРА-М
2022

УЧЕБНИК


УДК 004(075.32)
ББК 32.973я723
 
Г25

Гвоздева В.А.
Г25 
 
Введение в специальность программиста : учебник / В.А. Гвоздева. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : ИД «ФОРУМ» : ИНФРА-М, 
2022. — 208 с. — (Среднее профессиональное образование).

ISBN 978-5-8199-0929-4 (ИД «ФОРУМ»)
ISBN 978-5-16-017438-9 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-109977-3 (ИНФРА-М, online)
Цель данной книги — сформировать представление о профессии программиста и дать основы для приобретения навыков в этой области деятельности.
В учебнике рассматриваются содержание основных понятий программирования, история его развития, основные элементы и языки программирования, принципы структурного программирования и начала 
программирования в среде Turbo Pascal и системе Delphi. Дается материал 
о программном обеспечении для вычислительной техники и автоматизированных систем, правовой и программной защите компьютерной информации, стандартизации и лицензировании программных продуктов.
Предназначен для учащихся техникумов, колледжей, а также студентов 
вузов.
УДК 004(075.32)
ББК 32.973я723

Р е ц е н з е н т ы:
Картамышева Т.Б., преподаватель кафедры программного обеспечения ВТ и АС Московского технического колледжа;
Агалъцов В.С., преподаватель математического колледжа 

ISBN 978-5-8199-0929-4 (ИД «ФОРУМ»)
ISBN 978-5-16-017438-9 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-109977-3 (ИНФРА-М, online)
© Гвоздева В.А., 2013
© ИД «ФОРУМ», 2013

Ââåäåíèå

Ïðîãðàììèðîâàíèå ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê èñêóññòâî, íàóêó, ðåìåñëî. Ïðîãðàììèðîâàíèå — ýòî èñêóññòâî ïîëó÷åíèÿ îòâåòîâ îò
ìàøèíû. Äëÿ ýòîãî â óçêîì ñìûñëå íóæíî ñîñòàâèòü ñïåöèàëüíûé
êîä äëÿ òåõíè÷åñêîãî óñòðîéñòâà, à â øèðîêîì — ðàçðàáîòàòü ïðîãðàììû íà ÿçûêàõ ïðîãðàììèðîâàíèÿ, ò. å. íå ïðîñòî ñîñòàâèòü êîä,
à âûïîëíèòü èíòåëëåêòóàëüíóþ ðàáîòó ïî ñîñòàâëåíèþ âûñîêîðàçóìíûõ ïðîãðàìì äëÿ ðåøåíèÿ ðàçëè÷íûõ çàäà÷ âî âñåõ ñôåðàõ ÷åëîâå÷åñêîé äåÿòåëüíîñòè.
Ïðîãðàììèðîâàíèå — ïðîöåññ îïèñàíèÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòè
äåéñòâèé ðåøåíèÿ çàäà÷è ñðåäñòâàìè êîíêðåòíîãî ÿçûêà ïðîãðàììèðîâàíèÿ è îôîðìëåíèå ðåçóëüòàòîâ îïèñàíèÿ â âèäå ïðîãðàììû.
Ýòà ðàáîòà òðåáóåò òî÷íîñòè, àêêóðàòíîñòè è òåðïåíèÿ. Êîìàíäû
ìàøèíå äîëæíû ôîðìóëèðîâàòüñÿ àáñîëþòíî ÷åòêî è ïîëíî, íå
äîëæíû ñîäåðæàòü íèêàêîé äâóñìûñëåííîñòè.
Íà íà÷àëüíîì ýòàïå ñîñòàâëåíèåì ïðîãðàìì äëÿ ÝÂÌ çàíèìàëèñü ñàìè èçãîòîâèòåëè âû÷èñëèòåëüíûõ ìàøèí. Ïîñòåïåííî, ñ ðàçâèòèåì òåõíèêè, ýòîò ïðîöåññ èç ðóòèííîé ðàáîòû ïðåâðàòèëñÿ â
èíòåëëåêòóàëüíóþ äåÿòåëüíîñòü, ñðàâíèìóþ ñ èñêóññòâîì, ò. ê. òðóäîåìêîå, ðó÷íîå ñîñòàâëåíèå ïðîãðàìì áûëî ïîäîáíî ðåøåíèþ
ñëîæíûõ êîìáèíàöèîííûõ çàäà÷, êîòîðîå òðåáîâàëî íàó÷íûõ çíàíèé è ìàñòåðñòâà. Âîçíèêëà ïîòðåáíîñòü â ëþäÿõ ñî ñïåöèàëüíîé
ïîäãîòîâêîé è îñîáûì ñêëàäîì óìà, êîòîðûõ íàçûâàþò ïðîãðàììèñòàìè. Îâëàäåâ íåîáõîäèìûìè çíàíèÿìè, íàó÷èâøèñü ãðàìîòíî è
òâîð÷åñêè ïðèìåíÿòü èõ â ïîâñåäíåâíîé ðàáîòå, ïðîãðàììèñò ìîæåò
ñòàòü íåçàìåíèìûì ñïåöèàëèñòîì â ñâîåé îáëàñòè äåÿòåëüíîñòè.
Îòìå÷àåòñÿ, ÷òî «ïðîãðàììèñò äîëæåí îáëàäàòü ñïîñîáíîñòüþ ïåðâîêëàññíîãî ìàòåìàòèêà ê àáñòðàêòíîìó è ëîãè÷åñêîìó ìûøëåíèþ
â ñî÷åòàíèè ñ ýäèñîíîâñêèì òàëàíòîì ñîîðóæàòü âñå ÷òî óãîäíî èç
0 è 1. Îí äîëæåí ñî÷åòàòü àêêóðàòíîñòü áóõãàëòåðà ñ ïðîíèöàòåëüíîñòüþ ðàçâåä÷èêà, ôàíòàçèþ àâòîðà äåòåêòèâîâ ñ òðåçâîé ïðàêòè÷íîñòüþ ýêîíîìèñòà».
Ïðîãðàììèñò — îäíà èç ñàìûõ âîñòðåáîâàííûõ ñïåöèàëüíîñòåé
â ñîâðåìåííîì îáùåñòâå.
Ñ 1970—1980-õ ãã. ïðîãðàììèðîâàíèå êàê íîâàÿ íàó÷íàÿ äèñöèïëèíà çàíèìàåòñÿ ìåòîäàìè ðàçðàáîòêè ïðîãðàììíûõ ïðîäóêòîâ.

Îíî âêëþ÷àåò êîìïëåêñ âîïðîñîâ, ñâÿçàííûõ ñ íàïèñàíèåì ñïåöèôèêàöèé, ïðîåêòèðîâàíèåì, êîäèðîâàíèåì, òåñòèðîâàíèåì è ôóíêöèîíèðîâàíèåì ïðîãðàìì äëÿ ÝÂÌ. Äëÿ ðàçðàáîòêè ïðîãðàììíîãî
îáåñïå÷åíèÿ ïðèìåíÿþòñÿ ñëåäóþùèå ìåòîäû: ìàòåìàòè÷åñêèå, èíæåíåðíûõ ðàñ÷åòîâ è óïðàâëåíèÿ.
Óðîâåíü ïðîãðàììèðîâàíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ ÷åòûðüìÿ âçàèìîñâÿçàííûìè ôàêòîðàìè ðàçâèòèÿ: âîçìîæíîñòÿìè êîìïüþòåðîâ, òåîðèåé è ÿçûêàìè, èñêóññòâîì è òåõíîëîãèåé ïðîãðàììèðîâàíèÿ.
Ïðîôåññèîíàëüíîå ïðîãðàììèðîâàíèå — âïîëíå ïðàãìàòè÷íàÿ
äåÿòåëüíîñòü, íàïðàâëåííàÿ íà ïîëó÷åíèå ðåàëüíîãî ïðîãðàììíîãî
ïðîäóêòà, êîòîðîå òðåáóåò âûñîêîé òåîðåòè÷åñêîé ïîäãîòîâëåííîñòè
íå òîëüêî â îáëàñòè çíàíèÿ ÿçûêîâ ïðîãðàììèðîâàíèÿ è ïðèíöèïîâ
ñîçäàíèÿ ïðîãðàìì, íî è â îáëàñòè ìàòåìàòèêè, ñèñòåìíîãî àíàëèçà, èññëåäîâàíèÿ îïåðàöèé, ñèñòåìîòåõíèêè è äð. Ïðîãðàììèñò äîëæåí õîðîøî îðèåíòèðîâàòüñÿ â óæå èìåþùåìñÿ ïðîãðàììíîì îáåñïå÷åíèè âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè è àâòîìàòèçèðîâàííûõ ñèñòåì,
ïðîãðàììíîé çàùèòå èíôîðìàöèè, ñòàíäàðòèçàöèè è ëèöåíçèðîâàíèè ïðîãðàììíûõ ïðîäóêòîâ.
Ñèñòåìíûì ïðîãðàììèðîâàíèåì, ò. å. ðàçðàáîòêîé ñðåäñòâ ñèñòåìíîãî ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ (ÏÎ) è ñèñòåìû ïðîãðàììèðîâàíèÿ, çàíèìàþòñÿ ñèñòåìíûå ïðîãðàììèñòû. Ïðèêëàäíûì ïðîãðàììèðîâàíèåì, ò. å. ðàçðàáîòêîé ïðèêëàäíûõ ïðîãðàìì, çàíèìàþòñÿ
ïðèêëàäíûå ïðîãðàììèñòû. Óìåíèå õîðîøî ïðîãðàììèðîâàòü — îñíîâíîå óñëîâèå óñïåøíîé ïðîôåññèîíàëüíîé äåÿòåëüíîñòè ïðîãðàììèñòà. Íàó÷èòüñÿ ýòîìó ìîæíî, ëèøü ìíîãîêðàòíî ïðîãðàììèðóÿ
ðàçíûå çàäà÷è, ïðîõîäÿ ïóòü îò åå ïîñòàíîâêè äî ðàáîòàþùåé ïðîãðàììû.
Äëÿ íåïîñðåäñòâåííîãî ðåøåíèÿ çàäà÷ ïðîãðàììèñò äîëæåí:
îñîçíàòü çàäà÷ó;
ñîñòàâèòü ïëàí îáùåãî ðåøåíèÿ;
âûïîëíèòü ïëàí, ò. å. ïðåîáðàçîâàòü åãî â îïðåäåëåííóþ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü äåéñòâèé;
ïðîâåðèòü ðåçóëüòàò ðåøåíèÿ, óáåäèòüñÿ â åãî ïðàâèëüíîñòè.
×òîáû âñå ýòî âûïîëíèòü, ñïåöèàëèñò äîëæåí ìíîãîå çíàòü è
óìåòü.
Çàäà÷à äàííîãî ó÷åáíèêà — äàòü íåîáõîäèìûå çíàíèÿ áóäóùèì
ïðîãðàììèñòàì è ïðèîáðåñòè íà÷àëüíûå íàâûêè ïðîãðàììèðîâàíèÿ
çàäà÷ â ïðîãðàììíîé ñðåäå Turbo Pascal. Ïîëó÷èâ çíàíèÿ è óìåíèÿ,
âû ñìîæåòå íà ýòîé áàçå îñâàèâàòü â ó÷åáíîì ïðîöåññå áîëåå òðóäíûå ðàçäåëû ïðîãðàììèðîâàíèÿ è ñìåæíûõ äèñöèïëèí, à òàêæå íà÷àòü ïðàêòè÷åñêîå âîïëîùåíèå ñâîèõ çàìûñëîâ, ñîçäàâàÿ ðàçëè÷íûå
ïðîãðàììíûå ïðîäóêòû.

4
Ââåäåíèå

Èñòîðèÿ ðàçâèòèÿ ïðîãðàììèðîâàíèÿ

Ñ ãëóáîêîé äðåâíîñòè èçâåñòíû ïîïûòêè ñîçäàòü óñòðîéñòâà, óñêîðÿþùèå è îáëåã÷àþùèå ïðîöåññ âû÷èñëåíèé. Åùå äðåâíèå ãðåêè
è ðèìëÿíå ïðèìåíÿëè ïðèñïîñîáëåíèå, ïîäîáíîå ñ÷åòàì, — àáàê.
Òàêèå óñòðîéñòâà áûëè èçâåñòíû è â ñòðàíàõ Äðåâíåãî Âîñòîêà.
 XVII â. íåìåöêèå ó÷åíûå Â. Øèêêàðä (1623), Ã. Ëåéáíèö (1673) è
ôðàíöóçñêèé ó÷åíûé Á. Ïàñêàëü (1642) ñîçäàëè ìåõàíè÷åñêèå âû÷èñëèòåëüíûå
óñòðîéñòâà
—
ïðåäøåñòâåííèêè
âñåì
èçâåñòíîãî
àðèôìîìåòðà. Âû÷èñëèòåëüíûå ìàøèíû ñîâåðøåíñòâîâàëèñü â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ âåêîâ. Íî ïðè ýòîì íå ïðèìåíÿëîñü ïîíÿòèå
«ïðîãðàììà è ïðîãðàììèðîâàíèå».
Òîëüêî â íà÷àëå XIX â. (1830) àíãëèéñêèé ó÷åíûé, ïðîôåññîð
ìàòåìàòèêè Êýìáðèäæñêîãî óíèâåðñèòåòà ×àðëüç Áýááèäæ, àíàëèçèðóÿ ðåçóëüòàòû îáðàáîòêè ïåðåïèñè íàñåëåíèÿ âî Ôðàíöèè, òåîðåòè÷åñêè èññëåäîâàë ïðîöåññ âûïîëíåíèÿ âû÷èñëåíèé è îáîñíîâàë îñíîâû àðõèòåêòóðû âû÷èñëèòåëüíîé ìàøèíû. Ðàáîòàÿ íàä ïðîåêòîì
àíàëèòè÷åñêîé ìàøèíû — «Ìàøèíû äëÿ èñ÷èñëåíèÿ ðàçíîñòåé»,
×. Áýááèäæ ïðåäñêàçàë ìíîãèå èäåè è ïðèíöèïû îðãàíèçàöèè è ðàáîòû ñîâðåìåííûõ ÝÂÌ, â ÷àñòíîñòè ïðèíöèï ïðîãðàììíîãî óïðàâëåíèÿ è çàïîìèíàåìîé ïðîãðàììû. Îáùàÿ óâëå÷åííîñòü íàóêîé äàëà
ó÷åíîìó è Àäå Ëàâëåéñ (1815—1852) äîëãèå ãîäû ïëîäîòâîðíîãî ñîòðóäíè÷åñòâà.  1843 ã. îíà ïåðåâåëà ñòàòüþ Ìåíàáðåà ïî ëåêöèÿì
×. Áýááèäæà, ãäå â âèäå ïîäðîáíûõ êîììåíòàðèåâ (ïî îáúåìó îíè
ïðåâîñõîäèëè îñíîâíîé òåêñò) ñôîðìóëèðîâàëà ãëàâíûå ïðèíöèïû
ïðîãðàììèðîâàíèÿ àíàëèòè÷åñêîé ìàøèíû. Îíà ðàçðàáîòàëà ïåðâóþ
ïðîãðàììó (1843) äëÿ ìàøèíû Áýááèäæà, óáåäèëà åãî â íåîáõîäèìîñòè èñïîëüçîâàíèÿ â èçîáðåòåíèè äâîè÷íîé ñèñòåìû ñ÷èñëåíèÿ âìåñòî äåñÿòè÷íîé, ðàçðàáîòàëà ïðèíöèïû ïðîãðàììèðîâàíèÿ, ïðåäóñìàòðèâàþùèå ïîâòîðåíèå îäíîé è òîé æå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè êîìàíä ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ. Èìåííî îíà ïðåäëîæèëà òåðìèíû
«ðàáî÷àÿ ÿ÷åéêà» è «öèêë». À. Ëàâëåéñ ñîñòàâèëà ïåðâûå ïðîãðàììû
äëÿ ðåøåíèÿ ñèñòåìû äâóõ óðàâíåíèé è âû÷èñëåíèÿ ÷èñåë Áåðíóëëè
ïî äîâîëüíî ñëîæíîìó àëãîðèòìó è ïðåäïîëîæèëà, ÷òî ñî âðåìåíåì
àíàëèòè÷åñêàÿ ìàøèíà áóäåò ñî÷èíÿòü ìóçûêàëüíûå ïðîèçâåäåíèÿ,
ðèñîâàòü êàðòèíû è èñïîëüçîâàòüñÿ â ïðàêòè÷åñêîé è íàó÷íîé äåÿòåëüíîñòè. Âðåìÿ ïîäòâåðäèëî åå ïðàâîòó è òî÷íîñòü ïðîãíîçîâ.
Ñâîèìè ðàáîòàìè À. Ëàâëåéñ çàëîæèëà òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû ïðîãðàììèðîâàíèÿ è ïî ïðàâó ñ÷èòàåòñÿ ïåðâûì â ìèðå ïðîãðàììèñòîì
è îñíîâîïîëîæíèêîì íàó÷íîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ.
 1854 ã. àíãëèéñêèé ìàòåìàòèê Äæîðäæ Áóëü îïóáëèêîâàë êíèãó «Çàêîíû ìûøëåíèÿ», â êîòîðîé ðàçâèë àëãåáðó âûñêàçûâàíèé —

Ââåäåíèå
5

Áóëåâó àëãåáðó. Íà åå îñíîâå â íà÷àëå 80-õ ãã. XIX â. ïîñòðîåíà òåîðèÿ ðåëåéíî-êîíòàêòíûõ ñõåì è êîíñòðóèðîâàíèÿ ñëîæíûõ äèñêðåòíûõ àâòîìàòîâ. Àëãåáðà ëîãèêè îêàçàëà ìíîãîãðàííîå âëèÿíèå íà
ðàçâèòèå âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè, ÿâëÿÿñü èíñòðóìåíòîì ðàçðàáîòêè è àíàëèçà ñëîæíûõ ñõåì, èíñòðóìåíòîì îïòèìèçàöèè áîëüøîãî
÷èñëà ëîãè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, èç ìíîãèõ òûñÿ÷ êîòîðûõ ñîñòîèò ñîâðåìåííàÿ ÝÂÌ.
Èäåè ×. Áýááèäæà ðåàëèçîâàë àìåðèêàíñêèé ó÷åíûé Ã. Õîëëåðèò, êîòîðûé ñ ïîìîùüþ ïîñòðîåííîé ñ÷åòíî-àíàëèòè÷åñêîé ìàøèíû è ïåðôîêàðò çà òðè ãîäà îáðàáîòàë ðåçóëüòàòû ïåðåïèñè íàñåëåíèÿ â ÑØÀ ïî ñîñòîÿíèþ íà 1890 ã.  ìàøèíå âïåðâûå áûëî èñïîëüçîâàíî ýëåêòðè÷åñòâî.  1896 ã. Õîëëåðèòîì áûëà îñíîâàíà
ôèðìà ïî âûïóñêó âû÷èñëèòåëüíûõ ïåðôîðàöèîííûõ ìàøèí è ïåðôîêàðò.
 1936 ã. àíãëèéñêèé ìàòåìàòèê À. Òüþðèíã ââåë ïîíÿòèå ìàøèíû Òüþðèíãà, êàê ôîðìàëüíîãî óòî÷íåíèÿ èíòóèòèâíîãî ïîíÿòèÿ àëãîðèòìà. Ó÷åíûé ïîêàçàë, ÷òî ëþáîé àëãîðèòì â íåêîòîðîì
ñìûñëå ìîæåò áûòü ðåàëèçîâàí íà ìàøèíå Òüþðèíãà, à ñëåäîâàòåëüíî, äîêàçûâàë âîçìîæíîñòü ïîñòðîåíèÿ óíèâåðñàëüíîé ÝÂÌ. È òà,
è äðóãàÿ ìàøèíû àíàëîãè÷íî ìîãóò áûòü ñíàáæåíû èñõîäíûìè äàííûìè ðåøàåìîé çàäà÷è è ïðîãðàììîé åå ðåøåíèÿ. Ìàøèíó Òüþðèíãà ìîæíî ñ÷èòàòü êàê áû èäåàëèçèðîâàííîé ìîäåëüþ óíèâåðñàëüíîé ÝÂÌ.
 40-õ ãã. XX â. ìåõàíè÷åñêàÿ ýëåìåíòíàÿ áàçà âû÷èñëèòåëüíûõ
ìàøèí ñòàëà çàìåíÿòüñÿ ýëåêòðè÷åñêèìè è ýëåêòðîííûìè óñòðîéñòâàìè. Ïåðâûå ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèå ìàøèíû áûëè ñîçäàíû â Ãåðìàíèè Ê. Öóçå (Ö-3, 1941 ã.) è â ÑØÀ ïîä ðóêîâîäñòâîì ïðôåññîðà
Ãàðâàðäñêîãî óíèâåðñèòåòà Ã. Àéêåíà (ÌÀÐÊ-1, 1944 ã.). Ïåðâàÿ
ýëåêòðîííàÿ ìàøèíà ñîçäàíà â ÑØÀ ãðóïïîé èíæåíåðîâ ïîä ðóêîâîäñòâîì äîêòîðà Ïåíñèëüâàíñêîãî óíèâåðñèòåòà Äæ. Ìî÷ëè è àñïèðàíòà Äæ. Ýêêåðòà (ÝÍÈÀÊ — ýëåêòðîííûé ÷èñëîâîé èíòåãðàòîð è
êàëüêóëÿòîð, 1946 ã.). Â 1949 ã. â Àíãëèè áûëà ïîñòðîåíà EDSAC —
ïåðâàÿ ìàøèíà, îáëàäàþùàÿ àâòîìàòè÷åñêèì ïðîãðàììíûì óïðàâëåíèåì, âíóòðåííèì çàïîìèíàþùèì óñòðîéñòâîì è äðóãèìè íåîáõîäèìûìè êîìïîíåíòàìè ñîâðåìåííûõ ÝÂÌ.
Ëîãè÷åñêèå ñõåìû âû÷èñëèòåëüíûõ ìàøèí áûëè ðàçðàáîòàíû â
êîíöå 1940-õ ãã. Äæ. ôîí Íåéìàíîì, Ã. Ãîëüäñòàéíîì è À. Â. Áåðêñîì. Îñîáûé âêëàä â ýòó ðàáîòó âíåñ àìåðèêàíñêèé ìàòåìàòèê
Äæîí ôîí Íåéìàí, ïðèíèìàâøèé ó÷àñòèå â ñîçäàíèè ÝÍÈÀÊ. Îí
ïðåäëîæèë èäåþ õðàíåíèÿ êîìàíä óïðàâëåíèÿ è äàííûõ â ìàøèííîé ïàìÿòè è ñôîðìóëèðîâàë îñíîâíûå ïðèíöèïû ïîñòðîåíèÿ ñî
6
Ââåäåíèå

âðåìåííûõ ÝÂÌ. ÝÂÌ ñ õðàíèìîé ïðîãðàììîé îêàçàëèñü áîëåå áûñòðîäåéñòâóþùèìè è ãèáêèìè, ÷åì ðàíåå ñîçäàííûå.
 1951 ã. â ÑØÀ áûëî íàëàæåíî ïåðâîå ñåðèéíîå ïðîèçâîäñòâî
ýëåêòðîííûõ ìàøèí ÓÍÈÂÀÊ (óíèâåðñàëüíàÿ àâòîìàòè÷åñêàÿ âû÷èñëèòåëüíàÿ ìàøèíà).  ýòî æå âðåìÿ ôèðìà IBM íà÷àëà ñåðèéíûé âûïóñê ìàøèíû IBM/701.
 ÑÑÑÐ ïåðâûìè àâòîðàìè ÝÂÌ, èçîáðåòåííîé â äåêàáðå
1948 ã., ÿâëÿþòñÿ È. Ñ. Áðóê è Á. È. Ðàìååâ. À ïåðâàÿ ñîâåòñêàÿ
ÝÂÌ ñ ñîõðàíÿþùåéñÿ ïðîãðàììîé ñîçäàíà â 1951 ã. ïîä ðóêîâîäñòâîì Ñ. À Ëåáåäåâà (ÌÝÑÌ — ìàëàÿ ýëåêòðîííàÿ ñ÷åòíàÿ ìàøèíà).  1953 ã. â Ñîâåòñêîì Ñîþçå íà÷àëñÿ ñåðèéíûé âûïóñê ìàøèí,
ïåðâûìè èõ êîòîðûõ áûëè ÁÝÑÌ-1, «Ñòðåëà».
Ñ ïîÿâëåíèåì öèôðîâûõ ïðîãðàììíî-óïðàâëÿåìûõ ìàøèí ðîäèëàñü íîâàÿ îáëàñòü ïðèêëàäíîé ìàòåìàòèêè — ïðîãðàììèðîâàíèå.
Êàê îáëàñòü íàóêè è ïðîôåññèÿ îíà âîçíèêëà â 1950-õ ãã. Ïåðâîíà÷àëüíî ïðîãðàììû ñîñòàâëÿëèñü âðó÷íóþ íà ìàøèííûõ ÿçûêàõ (â
ìàøèííûõ êîäàõ). Ïðîãðàììû áûëè ãðîìîçäêè, èõ îòëàäêà — î÷åíü
òðóäîåìêà. Äëÿ óïðîùåíèÿ ïðèåìîâ è ìåòîäîâ ñîñòàâëåíèÿ è îòëàäêè ïðîãðàìì áûëè ñîçäàíû ìíåìîêîäû, ïî ñòðóêòóðå áëèçêèå ê ìàøèííîìó ÿçûêó è èñïîëüçóþùèå ñèìâîëüíóþ àäðåñàöèþ. Àññåìáëåðû ïåðåâîäèëè ïðîãðàììó, çàïèñàííóþ â ìíåìîêîäå, íà ìàøèííûé
ÿçûê è, ðàñøèðåííûå ìàêðîêîìàíäàìè, èñïîëüçóþòñÿ è â íàñòîÿùåå âðåìÿ. Äàëåå áûëè ñîçäàíû àâòîêîäû, êîòîðûå ìîæíî ïðèìåíÿòü íà ðàçëè÷íûõ ìàøèíàõ, è ïîçâîëèâøèå îáìåíèâàòüñÿ ïðîãðàììàìè. Àâòîêîä — íàáîð ïñåâäîêîìàíä äëÿ ðåøåíèÿ ñïåöèàëèçèðîâàííûõ çàäà÷, íàïðèìåð íàó÷íûõ èëè èíæåíåðíûõ. Äëÿ òàêèõ çàäà÷
èìååòñÿ ðàçâèòàÿ áèáëèîòåêà ñòàíäàðòíûõ ïðîãðàìì.
Äî êîíöà 1950-õ ãã. ÝÂÌ îñíîâíûì ýëåìåíòîì êîíñòðóêöèè
áûëè ýëåêòðîííûå ëàìïû (I-å ïîêîëåíèå). Â ýòîò ïåðèîä ðàçâèòèå
èäåîëîãèè è òåõíèêè ïðîãðàììèðîâàíèÿ øëî çà ñ÷åò äîñòèæåíèé
àìåðèêàíñêèõ ó÷åíûõ Äæ. ôîí Íåéìàíà, ñôîðìóëèðîâàâøåãî îñíîâíûå ïðèíöèïû ïîñòðîåíèÿ ÝÂÌ, è Äæ. Áýêóñà, ïîä ðóêîâîäñòâîì êîòîðîãî â 1954 ã. áûë ñîçäàí Fortran (Formula Translation) —
ïåðâûé ÿçûê ïðîãðàììèðîâàíèÿ âûñîêîãî óðîâíÿ, èñïîëüçóåìûé äî
íàñòîÿùåãî âðåìåíè â ðàçíûõ ìîäèôèêàöèÿõ. Òàê, â 1965 ã. â Äàðòìóòñêîì êîëëåäæå Ä. Êýìýíè è Ò. Êóðòöåì áûëà ðàçðàáîòàíà óïðîùåííàÿ âåðñèÿ Ôîðòðàíà — Basic. Â 1966 ã. êîìèññèÿ ïðè Àìåðèêàíñêîé àññîöèàöèè ñòàíäàðòîâ (ASA) ðàçðàáîòàëà äâà ñòàíäàðòà
ÿçûêà: Ôîðòðàí è Áàçèñíûé Ôîðòðàí. Èñïîëüçóþòñÿ òàêæå äàëüíåéøèå ìîäèôèêàöèè ÿçûêà (íàïðèìåð 1970, 1990 ãã.).
Äîñòèæåíèÿ â îáëàñòè ýëåêòðîíèêè è ìèêðîýëåêòðîíèêè ïîçâîëèëè çàìåíèòü ýëåìåíòíóþ áàçó ÝÂÌ íà áîëåå ñîâåðøåííóþ.

Ââåäåíèå
7

 êîíöå 1950-õ ãã. ãðîìîçäêèå ýëåêòðîííûå ëàìïû çàìåíÿþò ïîëóïðîâîäíèêàìè (ìèíèàòþðíûìè òðàíçèñòîðàìè). Ïîÿâëÿþòñÿ ÝÂÌ
II ïîêîëåíèÿ; çàòåì ïðèìåðíî ÷åðåç 10 ëåò — ÝÂÌ III ïîêîëåíèÿ
íà èíòåãðàëüíûõ ñõåìàõ; åùå ÷åðåç 10 ëåò — ÝÂÌ IV ïîêîëåíèÿ íà
áîëüøèõ èíòåãðàëüíûõ ñõåìàõ (ÁÈÑ). Â ßïîíèè â 1990-õ ãã. ðåàëèçîâàíû ïðîåêòû ÝÂÌ V ïîêîëåíèÿ, â êîòîðûõ èñïîëüçîâàíû äîñòèæåíèÿ â îáëàñòè èñêóññòâåííîãî èíòåëëåêòà è áèîýëåêòðîíèêè.
Åñëè îáúåì îïåðàòèâíîãî çàïîìèíàþùåãî óñòðîéñòâà (ÎÇÓ) îäíîé
èç ëó÷øèõ îòå÷åñòâåííûõ ìàøèí 1960-õ ãã. Ì-20, ñîçäàííîé ïîä
ðóêîâîäñòâîì Ñ. À. Ëåáåäåâà â 1958 ã., èìåë 4096 ñëîâ (8 Êáàéò) è
áûñòðîäåéñòâèå 20 òûñ. îïåðàöèé â ñåêóíäó, òî ñîâðåìåííûå ïåðñîíàëüíûå êîìïüþòåðû õàðàêòåðèçóþòñÿ ÎÇÓ â äåñÿòêè Ìáàéò è áûñòðîäåéñòâèåì â ñîòíè ìèëëèîíîâ îïåðàöèé â ñåêóíäó, ÷òî ïîçâîëÿåò ðåøàòü ñëîæíåéøèå çàäà÷è.
 1953 ã. À. À. Ëÿïóíîâûì áûë ïðåäëîæåí îïåðàòîðíûé ìåòîä
ïðîãðàììèðîâàíèÿ, êîòîðûé çàêëþ÷àëñÿ â àâòîìàòèçàöèè ïðîãðàììèðîâàíèÿ, à àëãîðèòì ðåøåíèÿ çàäà÷è ïðåäñòàâëÿëñÿ â âèäå ñîâîêóïíîñòè îïåðàòîðîâ, îáðàçóþùèõ ëîãè÷åñêóþ ñõåìó çàäà÷è. Ñõåìû
ïîçâîëÿëè ðàñ÷ëåíèòü ãðîìîçäêèé ïðîöåññ ñîñòàâëåíèÿ ïðîãðàììû,
÷àñòè êîòîðîé ñîñòàâëÿëèñü ïî ôîðìàëüíûì ïðàâèëàì, à çàòåì îáúåäèíÿëèñü â öåëîå. Äëÿ ïðîâåðêè èäåé îïåðàòîðíîãî ìåòîäà â
ÑÑÑÐ â 1954 ã. áûëà ðàçðàáîòàíà ïåðâàÿ ïðîãðàììèðóþùàÿ ïðîãðàììà ÏÏ-1, à â 1955 ã. áîëåå ñîâåðøåííàÿ — ÏÏ-2. Â 1956 ã. ðàçðàáîòàíà ÏÏ ÁÝÑÌ, â 1957 ã. — ÏÏÑÂ, â 1958 ã. — äëÿ ìàøèíû
«Ñòðåëà».
 ÑØÀ â 1954 ã. ñòàë ïðèìåíÿòüñÿ àëãåáðàè÷åñêèé ïîäõîä, ñîâïàäàþùèé, ïî ñóùåñòâó, ñ îïåðàòîðíûì ìåòîäîì.  1956 ã. êîðïîðàöèåé IBM ðàçðàáîòàíà óíèâåðñàëüíàÿ ÏÏ Ôîðòðàí äëÿ àâòîìàòè÷åñêîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ íà ÝÂÌ IBM/704.
 ýòîò ïåðèîä ïî ìåðå íàêîïëåíèÿ îïûòà è òåîðåòè÷åñêîãî
îñìûñëåíèÿ
ñîâåðøåíñòâîâàëèñü
ÿçûêè
ïðîãðàììèðîâàíèÿ.
 1958—1960 ãã. â Åâðîïå áûë ñîçäàí ALGOL, êîòîðûé ïîðîäèë öåëóþ ñåðèþ àëãîëîïîäîáíûõ ÿçûêîâ: Algol W, (1967), Algol 68, Pascal
(Í. Âèðò, 1970 ã.), Ñ (Ä. Ðèò÷è è Á. Êåðíèãàí, 1972 ã.), Àda (ïîä ðóêîâîäñòâîì Æ. Èøáèà, 1979 ã.), Ñ++ (1983).  1961—1962 ãã.
Äæ. Ìàêêàðòè â Ìàññà÷óñåòñêîì òåõíîëîãè÷åñêîì èíñòèòóòå áûë
ñîçäàí ÿçûê ôóíêöèîíàëüíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ Lisp, îòêðûâøèé
â ïðîãðàììèðîâàíèè îäíî èç àëüòåðíàòèâíûõ íàïðàâëåíèé, ïðåäëîæåííûõ Äæ. ôîí Íåéìàíîì.
Íà íà÷àëî 1970-õ ãã. ñóùåñòâîâàëî áîëåå 700 ÿçûêîâ âûñîêîãî
óðîâíÿ è îêîëî 300 òðàíñëÿòîðîâ äëÿ àâòîìàòèçàöèè ïðîãðàììèðîâàíèÿ.

8
Ââåäåíèå

Óñëîæíåíèå ñòðóêòóðû ÝÂÌ ïðèâåëî (â 1953 ã. äëÿ ìàøèí II-ãî
ïîêîëåíèÿ) ê ñîçäàíèþ îïåðàöèîííûõ ñèñòåì (ÎÑ) — ñïåöèàëüíûõ
óïðàâëÿþùèõ ïðîãðàìì äëÿ îðãàíèçàöèè è ðåøåíèÿ çàäà÷ íà ÝÂÌ.
Íàïðèìåð, ìîíèòîðíàÿ ñèñòåìà ÌÒÈ, ñîçäàííàÿ â Ìàññà÷óñåòñêîì
òåõíîëîãè÷åñêîì èíñòèòóòå, îáåñïå÷èâàëà ïàêåòíóþ îáðàáîòêó, ò. å.
íåïðåðûâíîå, ïîñëåäîâàòåëüíîå ïðîõîæäåíèå ÷åðåç ÝÂÌ ìíîãèõ
ãðóïï (ïàêåòîâ) çàäàíèé è ïîëüçîâàíèå áèáëèîòåêîé ñëóæåáíûõ
ïðîãðàìì, õðàíèìîé â ìàøèíå. Ýòî ïîçâîëèëî ñîâìåñòèòü îïåðàöèè
ïî çàïóñêó ñ âûïîëíåíèåì ïðîãðàìì.
Äëÿ ÏÝÂÌ ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè ðàçðàáîòàíû ÎÑ: MS DOS,
Windows, ÎÑ/2, MacOC, Unix, Linux è äð. Øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëè ÎÑ MS DOS è Windows, èìåþùèå ðàçâèòûé èíòåðôåéñ è øèðîêèé íàáîð ïðèëîæåíèé, ïîçâîëÿþùèõ ïîñëåäîâàòåëüíîå âûïîëíåíèå çàäàíèé èç ïàêåòà, îáðàáîòêó ðàçëè÷íîé èíôîðìàöèè âî ìíîãèõ ñôåðàõ ÷åëîâå÷åñêîé äåÿòåëüíîñòè.
 1965 ã. èòàëüÿíöû Áîì è Äæàêîïèíè ïðåäëîæèëè èñïîëüçîâàòü â êà÷åñòâå áàçîâûõ àëãîðèòìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ cëåäîâàíèå,
âåòâëåíèå è öèêë. Ïî÷òè â òî æå âðåìÿ ê àíàëîãè÷íûì âûâîäàì
ïðèøåë
ãîëëàíäñêèé
ó÷åíûé
Ý. Äèéêñòðà,
çàëîæèâøèé
îñíîâû
ñòðóêòóðíîãî
ïðîãðàììèðîâàíèÿ.
Â
1970-õ
ãã.
ýòà
ìåòîäîëîãèÿ
îôîðìèëàñü, è êîðïîðàöèÿ IBM ñîîáùèëà î ïðèìåíåíèè â ðàçðàáîòêå ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ «Óñîâåðøåíñòâîâàííûõ ìåòîäîâ
ïðîãðàììèðîâàíèÿ», îäíèì èç êîìïîíåíòîâ êîòîðûõ ÿâëÿëàñü òåõíîëîãèÿ íèñõîäÿùåãî ñòðóêòóðíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ (ñòðóêòóðíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ), îñíîâó êîòîðîãî ñîñòàâëÿåò ñëåäóþùåå:
ñëîæíàÿ
çàäà÷à
ðàçáèâàåòñÿ
íà
ïðîñòûå,
ôóíêöèîíàëüíî
óïðàâëÿåìûå çàäà÷è, êàæäàÿ çàäà÷à èìååò îäèí âõîä è îäèí
âûõîä; óïðàâëÿþùèé ïîòîê ïðîãðàììû ñîñòîèò èç ñîâîêóïíîñòè ýëåìåíòàðíûõ ôóíêöèîíàëüíûõ ïîäçàäà÷;
óïðàâëÿþùèå ñòðóêòóðû ïðîñòû, ò. å. ëîãè÷åñêàÿ çàäà÷à äîëæíà ñîñòîÿòü èç ìèíèìàëüíîé, ôóíêöèîíàëüíî ïîëíîé ñîâîêóïíîñòè äîñòàòî÷íî ïðîñòûõ óïðàâëÿþùèõ ñòðóêòóð;
ïðîãðàììà ðàçðàáàòûâàåòñÿ ïîýòàïíî, íà êàæäîì ýòàïå ðåøàåòñÿ îãðàíè÷åííîå ÷èñëî òî÷íî ïîñòàâëåííûõ çàäà÷.
×åòêî
ñôîðìóëèðîâàííûå
îñíîâû
íèñõîäÿùåé
ðàçðàáîòêè,
ñòðóêòóðíîãî êîäèðîâàíèÿ è ñêâîçíîãî êîíòðîëÿ ïîçâîëÿëè ïåðåéòè
ê ïðîìûøëåííûì ìåòîäàì ðàçðàáîòêè ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ.
Ðàçâèòèå ïîëó÷èëî ìîäóëüíîå ïðîãðàììèðîâàíèå, îñíîâà êîòîðîãî
çàêëþ÷àåòñÿ â ñëåäóþùåì:
ôóíêöèîíàëüíàÿ äåêîìïîçèöèÿ (ðàçáèåíèå) çàäà÷è íà ñàìîñòîÿòåëüíûå ïîäçàäà÷è — ìîäóëè, ñâÿçàííûå òîëüêî âõîäíûìè è âûõîäíûìè äàííûìè;

Ââåäåíèå
9

ìîäóëü ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé «÷åðíûé ÿùèê», ïîçâîëÿþùèé
ðàçðàáàòûâàòü ÷àñòè ïðîãðàìì îäíîãî ïðîåêòà íà ðàçíûõ ÿçûêàõ ïðîãðàììèðîâàíèÿ, à çàòåì ñ ïîìîùüþ êîìïîíîâî÷íûõ
ñðåäñòâ îáúåäèíÿòü èõ â åäèíûé çàãðóçî÷íûé ìîäóëü;
äîëæíî áûòü ÿñíîå ïîíèìàíèå íàçíà÷åíèÿ âñåõ ìîäóëåé çàäà÷è è èõ îïòèìàëüíîãî ñî÷åòàíèÿ;
ñ ïîìîùüþ êîììåíòàðèåâ äîëæíî îïèñûâàòüñÿ íàçíà÷åíèå
âñåõ ïåðåìåííûõ ìîäóëÿ.
 ïåðèîä 1970—1980-õ ãã. ðàçâèòèå òåîðåòè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé
îôîðìèëî ïðîãðàììèðîâàíèå êàê ñàìîñòîÿòåëüíóþ íàó÷íóþ äèñöèïëèíó, çàíèìàþùóþñÿ ìåòîäàìè ðàçðàáîòêè ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ (ÏÎ).
 èñòîðèè ðàçâèòèÿ ïðîìûøëåííîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ áîëüøóþ ðîëü ñûãðàë ïðîãðàììèñò è áèçíåñìåí Áèëë Ãåéòñ (Gates
William Henry, ð. â 1955 ã.). Åãî èñòîðèÿ î÷åíü ïîó÷èòåëüíà äëÿ íà÷èíàþùèõ ïðîãðàììèñòîâ.  1972 ã. Áèëë Ãåéòñ è åãî øêîëüíûé òîâàðèù Ïîë Àëëåí îñíîâàëè êîìïàíèþ ïî àíàëèçó óëè÷íîãî äâèæåíèÿ «Òðýô-Î-Äåéòà» è èñïîëüçîâàëè äëÿ îáðàáîòêè äàííûõ êîìïüþòåðû ñ ìèêðîïðîöåññîðîì 8008 — ïåðâûì èç çíàìåíèòîãî ðÿäà
ìèêðîïðîöåññîðîâ êîìïàíèè «Intel». Áóäó÷è ñòóäåíòîì Ãàðâàðäñêîãî óíèâåðñèòåòà, â 1975 ã. îí ñîâìåñòíî ñ Àëëåíîì íàïèñàë äëÿ êîìïüþòåðà Altair (ôèðìû MITS) èíòåðïðåòàòîð — ïðîãðàììó-ïåðåâîä÷èê ñ ÿçûêà ïðîãðàììèðîâàíèÿ íà ÿçûê ìàøèííûõ êîäîâ. Îíè çàêëþ÷èëè
ñ
âëàäåëüöåì
ôèðìû
ñîãëàøåíèå,
ïî
êîòîðîìó
èõ
ïðîãðàììû ðàñïðîñòðàíÿëèñü âìåñòå ñ êîìïüþòåðàìè. Òîâàðèøè
îñíîâàëè êîìïàíèþ «Microsoft», â êîòîðîé Á. Ãåéòñó ïðèíàäëåæàëî
60 % àêöèé, Ï. Àëëåíó — 40 %. Â 1976 ã. Ãåéòñ ââåë â ïðàêòèêó ïðîäàæó ëèöåíçèé íà ñâîè ïðîãðàììíûå ïðîäóêòû íåïîñðåäñòâåííî
ïðîèçâîäèòåëÿì êîìïüþòåðîâ, ÷òî ïîçâîëèëî «âñòðàèâàòü» èõ (ÎÑ è
òðàíñëÿòîðû ñ ÿçûêîâ ïðîãðàììèðîâàíèÿ) â êîìïüþòåðû. Ýòî áûëî
áîëüøîå äîñòèæåíèå â îáëàñòè ìàðêåòèíãà, ïðèíåñøåå ôèðìå îãðîìíûå äîõîäû. Ôèðìà ïðèâëåêàëà òàêèõ íîâûõ çàêàç÷èêîâ, êàê
ôèðìû «Apple», «Commodor», «Tendi».  1980 ã. ôèðìà IBM ïðåäëîæèëà «Microsoft», â êîòîðîé òîãäà ðàáîòàëî îêîëî äâóõ äåñÿòêîâ ÷åëîâåê, ñîçäàòü ÿçûêè ïðîãðàììèðîâàíèÿ äëÿ åå íîâîãî ïåðñîíàëüíîãî êîìïüþòåðà, â äàëüíåéøåì èçâåñòíûì êàê IBM PC.  1981 ã.
«Microsoft» ïðèîáðåëà ó ðàçðàáîò÷èêà Ò. Ïàòåðñîíà äèñêîâóþ ÎÑ
(DOS), è â àâãóñòå ýòîãî ãîäà IBM PC ïîñòàâëÿëàñü âìåñòå c ÎÑ MS
DOS. Óñïåõ áûë íàñòîëüêî âåëèê, ÷òî, êðîìå çíà÷èòåëüíûõ äîõîäîâ,
ïðèâåë ê òîìó, ÷òî è àðõèòåêòóðà Intel, è êîìïüþòåðû IBM, è ïðîãðàììû «Microsoft» ôàêòè÷åñêè ñòàëè îòðàñëåâûìè ñòàíäàðòàìè.
 1988 ã. «Microsoft» ñîçäàëà ñâîþ ÎÑ Windows c ìîùíûì ãðàôè÷å
10
Ââåäåíèå

К покупке доступен более свежий выпуск Перейти