Программирование алгоритмические языки операционные системы какое поколение

программирование алгоритмические языки операционные системы какое поколение эвм

Donna Carter

Основное назначение языка программирования заключается в разработке компьютерных программ, а также в автоматизации повторяющихся задач и обработке больших объемов данных. Языки программирования используются во многих сферах, их применение может быть очень разнообразным.

Одной из основных областей применения языков программирования является разработка веб-сайтов и веб-приложений. Веб-программирование включает создание динамических страниц, обработку данных форм, управление базами данных и другие функции, необходимые для работы в интернете.

Языки программирования также широко используются в разработке мобильных приложений. Они позволяют создавать различные приложения для смартфонов и планшетов, включая игры, социальные сети, мессенджеры и многое другое.

Кроме того, языки программирования используются в научных исследованиях и математическом моделировании. Они помогают ученым обрабатывать данные, решать сложные задачи и проводить различные численные эксперименты.

Языки программирования также находят применение в разработке системного программного обеспечения, такого как операционные системы, драйверы, компиляторы и другие важные компоненты компьютерных систем.

В целом, язык программирования служит основным инструментом для создания программного обеспечения, которое используется во многих сферах деятельности, включая бизнес, науку, технику и многое другое. Он позволяет людям реализовывать свои идеи и творческие концепции, а также автоматизировать различные процессы и улучшать эффективность работы в различных сферах деятельности.

Языки программирования

Человеку в течение всей своей жизни приходится решать много задач, и всё же часто ему хочется поручить выполнение своих работ кому-нибудь другому, например, машине. ЭВМ — это электронно-вычислительная машина, и её услугами человек пользуется уже не одно десятилетие. Единственное, что необходимо сделать человеку, чтобы заставить ЭВМ трудиться — это составить программу на понятном для этой машины языке. Такие языки называются языками программирования. Они служат для написания программ для ЭВМ.
Работы над созданием языков программирования начались в 50-х годах. Интересы потребителей и характер использования вычислительных машин того времени привели к тому, что созданные языки программирования были тесно связаны с математическими и научными вычислениями, т.е. они были проблемно-ориентированными.
В 1954 году в США был начат проект языка программирования Фортран, а чуть позже в Европе был начат Алгол. Название Фортран — это сокращение слов «ФОРмула — ТРАНслятор», т.е. преобразование в машинный код математических формул. Алгол, хоть и происходит от английских слов Algorithmic Language (алгоритмический язык), также является проблемно-ориентированным и в основном для выполнения вычислений. Велись нескончаемые споры о том, какой из этих двух языков лучше. Основной недостаток Фортрана — это то, что он относительно сложен для многих пользователей. Этот язык значительно усложняет решение простых задач. Поэтому на базе Фортрана был создан более простой язык программирования Бейсик, ставший сейчас очень популярным языком общения человека и ЭВМ.
Язык Бейсик разработан в 1965 г. в Дартмунтском колледже в США Джоном Кетмени. Название Бейсик (BASIC) несёт тройную смысловую нагрузку. Во-первых, BASIC происходит от сокращения английской фразы «Beginner s All- Purpose Symbolic Instruction Code»,т.е. многоцелевой язык символических инструкций для начинающих. Во-вторых, так назывался разговорный язык, который был разработан в прошлом веке специально для туземного населения колоний Великобритании. Наконец, в-третьих, BASIC означает базовый.
Язык Алгол также отличается удобством, элементарностью, а главное — обозримостью вычислительных программ и алгоритмов. Фундаментальные идеи Алгола стали основополагающими для многих языков программирования высокого уровня.
И Фортран, и Алгол являются языками программирования, ориентированными в основном для вычислений. Но компьютеры используются для решения не только вычислительных задач. Для удовлетворения потребностей в решении экономических и коммерческих задач был создан язык Кобол. Он не «математичен», поскольку разрабатывался так, чтобы походить на обычный, хотя и сильно сокращённый английский язык. В СССР была разработана русская версия Кобола.
В 60-х годах фирма IBM, мощная компания по производству ЭВМ, сделала попытку совместить всё лучшее, что имеется в основных языках программирования, в одном языке ПЛ/1. Главным лозунгом явилось: иметь в одном языке средства, необходимые всем категориям программистов, с тем, чтобы отдельному программисту достаточно было ознакомиться лишь с определённым подмножеством языка. Этот лозунг не нашёл широкого признания, особенно среди других производителей ЭВМ, так что продолжают использоваться отдельные языки, тем более что ПЛ/1 сложен для изучения и применения.

В период выхода на мировой рынок микропроцессоров появился Паскаль — язык программирования, являющийся прямым развитием линии Алгола. Он создан швейцарским математиком Никласом Виртом в 1969 году и назван в честь английского учёного Б.Паскаля. Это очень компактный язык, поэтому его часто используют для обучения приёмам программирования. Он, как и Бейсик, очень популярен среди пользователей персональных компьютеров.
Программы для компьютера в принципе можно записывать сразу в машинных кодах, используя для этого непосредственно последовательность нулей и единиц, как для команд, так для адресов и данных. Однако такая работа очень трудоёмка и легко приводит к ошибкам, поэтому современная практика программирования основана на том, что сначала программа пишется на каком-то языке, более удобном для человека, а затем эта программа транслируется, т.е. переводится в машинный код.
Таким образом, для программирования используется два средства:
1.Язык программирования, используемый человеком или входной язык.
2.Объектный язык, на котором получается программа в машинных кодах, непосредственно загружаемая в память ЭВМ.
Программа на машинном языке оказывается более эффективной, особенно если она разработана высоко квалифицированным программистом и учитывает особенности архитектуры конкретного компьютера. Но общая тенденция развития программирования состоит в том, чтобы писать программу на символическом языке, который представляет собой сокращения машинных команд и условные адреса, а затем транслировать её в машинные коды. Такой язык программирования называется языком Ассемблера. На языке Ассемблера пишут программы в основном системные программисты
В самом языке программирования не заложен способ его реализации. Имеется два основных подхода к реализации языков программирования: компиляция и интерпретация. Компилятор (или транслятор) переводит программу на языке программирования в машинный код (на объектный язык) конкретного компьютера, на котором будет выполняться программа. Ясно, что один и тот же компьютер может «понимать» и Basic, и Pascal, и какой-либо другой язык, всё зависит от того, транслятор какого языка программирования размещён в оперативной памяти ПК. Интерпретатор же является собственно той системой, которая исполняет программу на языке программирования (на входном языке), т.е. каждая инструкция исходной программы переводится и сразу выполняется. Между этими двумя подходами имеется множество промежуточных вариантов: существуют компиляторы, которые компилируют во время ввода программы (т.е. в интерактивном режиме). Существуют интерпретаторы, которые компилируют программу в промежуточный код.
Программы-трансляторы составляются системными программистами и входят в программное обеспечение компьютера. Цепочка событий от составления программы на языке программирования высокого уровня до получения результатов решения задачи представлена на следующей странице.

Компьютер является универсальным исполнителем по обработке информации. Следовательно, для него, как для любого исполнителя, свойственна определенная система команд исполнителя. Именно эта система команд называется языком машинных команд. Состав языка машинных команд был предложен Джоном фон Нейманом еще в 1946 г. и во многом сохранился в современных компьютерах.
Программа управления компьютером — это последовательность команд. Каждая команда является директивой для процессора на выполнение определенного действия. Эти действия выполняет либо сам процессор (арифметические и логические операции), либо внешние устройства (команды ввода, вывода) под управлением процессора. Этапы решения задачи на ЭВМ:

Согласно принципам Дж. фон Неймана, программа во время ее исполнения и обрабатываемые ею данные находятся в оперативной памяти ЭВМ. И то, и другое имеет вид двоичных кодов. Процессор исполняет программу, начиная с первой команды и заканчивая на последней (или на специальной команде «стоп»). Во время исполнения очередной команды процессор переписывает её в свои регистры, исполняет и переходит к следующей команде.
Программисты, работавшие на ЭВМ первого поколения (ламповые машины 50-60-х гг.), писали программы на языке машинных команд. Это довольно сложная работа. Для облегчения программирования созданы языки программирования высокого уровня. Примерами таких языков являются Фортран, Паскаль, Бейсик, Си и др. Составление программ на таких языках много проще, чем на языке машинных команд. Программирование стало доступно большему числу людей.
В 80-е годы активно прорабатывалась идея визуального программирования, основной смысл которой состоит в том, чтобы процесс «сборки» программы осуществлялся на экране дисплея из программных конструкций — картинок. В результате появились среды разработки 4-го поколения (4GL), в которых разрабатываемый программный продукт строится из готовых крупных блоков при помощи мыши. Примерами таких сред являются: Delphi, Visual Age, Visual Java.
Для программиста, составляющего программы на универсальных языках программирования, в том числе перечисленных выше, компьютер является универсальным исполнителем. Иначе говоря, на таких языках можно составить программу решения любой задачи по обработке информации.

Программы решения задач составляются программистами по алгоритмам. Человек не должен объяснять исполнителю свои цели и смысл команд программы. Очевидно, что компьютер и не сможет понять смысла совершаемых им действий. Кроме того, компьютер не обладает способностью к анализу результатов, например, с точки зрения их соответствия постановке задачи. Компьютер не может обойтись без программы и исходных данных, подготовить которые под силу только человеку. С этой точки зрения решение задачи компьютером — это формальное исполнение алгоритма её решения, закодированного и хранимого вместе с данными в оперативной памяти.
Для человека этот факт важен потому, что он должен понимать ограниченность возможностей компьютера как исполнителя, необходимость самому предусмотреть все тонкости команд, поручаемых компьютеру для исполнения, и что вся ответственность за использование компьютеров обществом лежит только на людях. Человек использует компьютер для решения самых разнообразных информационных задач: работа с текстами, создание графических изображений, получение справки из базы данных, табличные расчеты, решение математической задачи, расчет технической конструкции и многое другое. Для их решения в распоряжении пользователя ЭВМ имеется обширное программное обеспечение: системное программное обеспечение (ядром которого является операционная система), прикладное программное обеспечение (программы, предназначенные для пользователя) и системы программирования (средства для создания программ на языках программирования).
Исходя из условия задачи, пользователь решает для себя вопрос о том, каким программным средством он воспользуется. Если в составе доступного прикладного программного обеспечения имеется программа, подходящая для решения данной задачи, то пользователь выбирает её в качестве инструмента (система управления базами данных, табличный процессор, математический пакет и др.). В случае же, если готовым прикладным программным обеспечением воспользоваться нельзя, приходится прибегать к программированию на универсальных языках, т. е. выступать в роли программиста.
Принято делить программистов на две категории: системные программисты и прикладные программисты. Системные программисты занимаются разработкой системного программного обеспечения, систем программирования и инструментальных средств прикладного программного обеспечения. Прикладные программисты составляют программы для решения практических (прикладных) задач: технических, экономических, физических и др.
Пользователь (не программист) работает с каким-либо средством прикладного программного обеспечения (текстовым редактором, табличным процессором, бухгалтерским пакетом программ и т. п.). В этом случае компьютер для него является специализированным исполнителем, ориентированным на определенный тип работы (редактирование текста, табличные расчеты, вычисление заработной платы и пр.). Такой пользователь может и не знать, какие услуги компьютера реализуются аппаратными, а какие — программными средствами. Для него компьютер является «виртуальной машиной», обслуживающей его информационные потребности.

3. Поколения ЭВМ

Можно выделить \(5\) основных поколений ЭВМ . Но деление компьютерной техники на поколения — весьма условная.

I поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1946\)-\(1955\) гг.

1. Элементная база: электронно-вакуумные лампы.
2. Соединение элементов: навесной монтаж проводами.
3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде громадных шкафов.

Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести крупные корпорации и правительства.

Лампы потребляли большое количество электроэнергии и выделяли много тепла.
4. Быстродействие: \(10-20\) тыс. операций в секунду.
5. Эксплуатация: сложная из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп.
6. Программирование: машинные коды. При этом надо знать все команды машины, двоичное представление, архитектуру ЭВМ. В основном были заняты математики-программисты. Обслуживание ЭВМ требовало от персонала высокого профессионализма.
7. Оперативная память: до \(2\) Кбайт.
8. Данные вводились и выводились с помощью перфокарт, перфолент.

II поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1955\)-\(1965\) гг.

В \(1948\) году Джон Бардин, Уильям Шокли, Уолтер Браттейн изобрели транзистор, за изобретение транзистора они получили Нобелевскую премию в \(1956\) г.

\(1\) транзистор заменял \(40\) электронных ламп, был намного дешевле и надёжнее.

В \(1958\) году создана машина М-20 , выполнявшая \(20\) тыс. операций в секунду — самая мощная ЭВМ \(50-х\) годов в Европе.

1. Элементная база: полупроводниковые элементы (транзисторы, диоды).
2. Соединение элементов: печатные платы и навесной монтаж.

3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек, чуть выше человеческого роста, но для размещения требовался специальный машинный зал.
4. Быстродействие: \(100-500\) тыс. операций в секунду.
5. Эксплуатация: вычислительные центры со специальным штатом обслуживающего персонала, появилась новая специальность — оператор ЭВМ .
6. Программирование: на алгоритмических языках, появление первых операционных систем .
7. Оперативная память: \(2-32\) Кбайт.
8. Введён принцип разделения времени — совмещение во времени работы разных устройств.

9. Недостаток: несовместимость программного обеспечения.

Уже начиная со второго поколения, машины стали делиться на большие, средние и малые по признакам размеров, стоимости, вычислительных возможностей.

Так, небольшие отечественные машины второго поколения (« Наири », « Раздан », « Мир » и др.) были в конце \(60\)-х годов вполне доступны каждому вузу, в то время как упомянутая выше БЭСМ-6 имела профессиональные показатели (и стоимость) на \(2-3\) порядка выше.

III поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1965\)-\(1970\) гг.

В \(1958\) году Джек Килби и Роберт Нойс , независимо друг от друга, изобретают интегральную схему (ИС).

В \(1961\) году в продажу поступила первая, выполненная на пластине кремния, интегральная схема.

В \(1965\) году начат выпуск семейства машин третьего поколения IBM-360 (США). Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объёмом оперативной памяти и производительностью.

Рис. \(1\) IBM-\(360\)

В \(1967\) году начат выпуск БЭСМ — 6 (\(1\) млн. операций в \(1\) с) и « Эльбрус » (\(10\) млн. операций в \(1\) с).

В \(1968\) году сотрудник Стэндфордского исследовательского центра Дуглас Энгельбарт продемонстрировал работу первой мыши.

Рис. \(2\) Первая компьютерная мышь

В \(1969\) году фирма IBM разделила понятия аппаратных средств (hardware) и программные средства (software). Фирма начала продавать программное обеспечение отдельно от железа, положив начало индустрии программного обеспечения.

\(29\) октября \(1969\) года проходит проверка работы самой первой глобальной военной компьютерной сети ARPANet , связывающей исследовательские лаборатории на территории США.

Обрати внимание!
29 октября — день рождения Интернета.
IV поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные начиная с \(1970\) г. по начало \(90\)-х годов.

В \(1971\) году создан первый микропроцессор фирмой Intel . На \(1\) кристалле сформировали \(2250\) транзисторов.

1. Элементная база: интегральные схемы.
2. Соединение элементов: печатные платы.
3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек.
4. Быстродействие: \(1-10\) млн. операций в секунду.
5. Эксплуатация: вычислительные центры, дисплейные классы, новая специальность — системный программист .
6. Программирование: алгоритмические языки, операционные системы.
7. Оперативная память: \(64\) Кбайт.

При продвижении от первого к третьему поколению радикально изменились возможности программирования. Написание программ в машинном коде для машин первого поколения (и чуть более простое на Ассемблере) для большей части машин второго поколения является занятием, с которым подавляющее большинство современных программистов знакомятся при обучении в вузе.

Появление процедурных языков высокого уровня и трансляторов с них было первым шагом на пути радикального расширения круга программистов. Научные работники и инженеры сами стали писать программы для решения своих задач.

Уже в третьем поколении появились крупные унифицированные серии ЭВМ. Для больших и средних машин в США это прежде всего семейство IBM 360/370 . В СССР \(70\)-е и \(80\)-е годы были временем создания унифицированных серии: ЕС (единая система) ЭВМ (крупные и средние машины), СМ (система малых) ЭВМ и « Электроника » ( серия микро-ЭВМ).

В их основу были положены американские прототипы фирм IBM и DEC (Digital Equipment Corporation). Были созданы и выпущены десятки моделей ЭВМ, различающиеся назначением и производительностью. Их выпуск был практически прекращен в начале \(90\)-х годов.

В \(1975\) году IBM первой начинает промышленное производство лазерных принтеров.
В \(1976\) году фирма IBM создает первый струйный принтер.
В \(1976\) году создана первая ПЭВМ.

Стив Джобс и Стив Возняк организовали предприятие по изготовлению персональных компьютеров « Apple », предназначенных для большого круга непрофессиональных пользователей. Продавался \(Apple 1\) по весьма интересной цене — \(666,66\) доллара. За десять месяцев удалось реализовать около двухсот комплектов.

Рис. \(3\) Apple-\(1\)
В \(1976\) году появилась первая дискета диаметром \(5,25\) дюйма.

В \(1982\) году фирма IBM приступила к выпуску компьютеров IBM РС с процессором Intel 8088 , в котором были заложены принципы открытой архитектуры, благодаря которому каждый компьютер может собираться как из кубиков, с учётом имеющихся средств и с возможностью последующих замен блоков и добавления новых.

В \(1988\) году был создан первый вирус-«червь», поражающий электронную почту.
В \(1993\) году начался выпуск компьютеров IBM РС с процессором Pentium .

1. Элементная база: большие интегральные схемы (БИС).
2. Соединение элементов: печатные платы.
3. Габариты: компактные ЭВМ, ноутбуки.
4. Быстродействие: \(10-100\) млн. операций в секунду.
5. Эксплуатация: многопроцессорные и многомашинные комплексы, любые пользователи ЭВМ.
6. Программирование: базы и банки данных.
7. Оперативная память: \(2-5\) Мбайт.
8. Телекоммуникационная обработка данных, объединение в компьютерные сети.

V поколение ЭВМ: разработки с \(90\)-х годов ХХ века

Элементной базой являются сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) с использованием оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).

Персональный компьютер и ПО для него

Можно выделить 5 основных поколений ЭВМ. Но деление компьютерной техники на поколения — весьма условная.

I поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в 1946-1955 гг.
1. Элементная база: электронно-вакуумные лампы.
2. Соединение элементов: навесной монтаж проводами.
3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде громадных шкафов.

Лампы потребляли большое количество электроэнергии и выделяли много тепла.
4. Быстродействие: 10−20 тыс. операций в секунду.
5. Эксплуатация: сложная из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп.

6. Программирование: машинные коды. При этом надо знать все команды машины, двоичное представление, архитектуру ЭВМ. В основном были заняты математики-программисты. Обслуживание ЭВМ требовало от персонала высокого профессионализма.

7. Оперативная память: до 2 Кбайт.
8. Данные вводились и выводились с помощью перфокарт, перфолент.

II поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в 1955-1965 гг.
1. Элементная база: полупроводниковые элементы (транзисторы, диоды).
2. Соединение элементов: печатные платы и навесной монтаж.

3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек, чуть выше человеческого роста, но для размещения требовался специальный машинный зал.

4. Быстродействие: 100−500 тыс. операций в секунду.

5. Эксплуатация: вычислительные центры со специальным штатом обслуживающего персонала, появилась новая специальность — оператор ЭВМ.

6. Программирование: на алгоритмических языках, появление первых операционных систем.
7. Оперативная память: 2−32 Кбайт.
8. Введён принцип разделения времени — совмещение во времени работы разных устройств.
9. Недостаток: несовместимость программного обеспечения.

III поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в 1965-1975 гг.
1. Элементная база: интегральные схемы.
2. Соединение элементов: печатные платы.
3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек.
4. Быстродействие: 1−10 млн. операций в секунду.

5. Эксплуатация: вычислительные центры, дисплейные классы, новая специальность — системный программист.

6. Программирование: алгоритмические языки, операционные системы.
7. Оперативная память: 64 Кбайт.

IV поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные начиная с 1975 г. по начало 90-х годов
1. Элементная база: большие интегральные схемы (БИС).
2. Соединение элементов: печатные платы.
3. Габариты: компактные ЭВМ, ноутбуки.
4. Быстродействие: 10−100 млн. операций в секунду.
5. Эксплуатация: многопроцессорные и многомашинные комплексы, любые пользователи ЭВМ.
6. Программирование: базы и банки данных.
7. Оперативная память: 2−5 Мбайт.
8. Телекоммуникационная обработка данных, объединение в компьютерные сети.

V поколение ЭВМ: разработки с 90-х годов ХХ века

Автор: Анонимный на 02:39

5 комментариев:

Добрый день! Спасибо за хорошо изложенный материал. С помощью данной статьи я узнал, что первые операционные системы появились во втором поколении ЭВМ. Ответить Удалить

Добрый вечер, спасибо за интересную статью, она отлично иллюстрирована. Я узнала многое и о компьютерах различных поколений, и о их особенностях, в том числе и о типах данных. Ответить Удалить

Артём, здравствуйте! После прочтения статьи моя копилка пополнилась знаниями о поколениях ЭВМ, которые существовали в разные периоды. Спасибо вам за ваши старания! Ответить Удалить

ВСЕ ПРОЧИТАЙТЕ НАСТОЯЩЕЕ ОТЗЫВ О том, КАК Я ПОЛУЧИЛ СВОЙ КРЕДИТ ОТ КОМПАНИИ LEGIT И ДОВЕРЕННОЙ КРЕДИТНОЙ СРЕДИ Меня зовут Kjerstin Lis, я искал кредит для погашения своих долгов, все, кого я встречал, мошенничали и брали свои деньги, пока я наконец не встретил мистера Бенджамина Брейл Ли Он смог дать мне кредит в размере 450 000 рублей. Он также помог другим моим коллегам. Я говорю как самый счастливый человек во всем мире сегодня, и я сказал себе, что любой кредитор, который спасает мою семью от нашей бедной ситуации, я скажу имя всему миру, и я так счастлив сказать, что моя семья вернулся навсегда, потому что я нуждался в кредите, чтобы начать свою жизнь заново, потому что я одинокая мама с 3 детьми, и весь мир, казалось, висел на мне, пока я не имел в виду, что БОГ послал ссудодателя, который изменил мою жизнь и член моей семьи, БОЖИЙ кредитор, мистер Бенджамин, он был Спасителем БОГом, посланным для спасения моей семьи, и сначала я подумал, что это будет невозможно, пока я не получу кредит, я пригласил его к себе в семью -все вечеринка, от которой он не отказался, и я посоветую всем, кто действительно нуждается в кредите, связаться с г-ном Бенджамином Брейлом Ли по электронной почте (lfdsloans@outlook.com), потому что он самый понимающий и добрый кредитор. когда-либо встречал с заботливым сердцем. Он не знает, что я делаю это, распространяя свою добрую волю ко мне, но я чувствую, что должен поделиться этим со всеми вами, чтобы освободить себя от мошенников, пожалуйста, остерегайтесь подделок и свяжитесь с правильной кредитной компанией. com или whatsapp + 1-989-394-3740. , Ответить Удалить

«Я достаточно хваляю г-на Бенджамина за его помощь в получении ссуды на покупку нашего нового дома для нашей семьи. У Бенджамина было огромное количество информации, и он помог мне и моей семье понять, почему жилищный заем был лучшим вариантом в нашей конкретной ситуации. После переговоров с Бенджамином и нашим финансовым консультантом все согласились, что жилищный кредит был идеальным решением. Если вы также ищете какой-либо кредит, вы можете связаться с г-ном Бенджамином по электронной почте / Whatsappemail: 247officedept@gmail.com Whatsapp: + 1-989- 394-3740 Ответить Удалить

Программирование алгоритмические языки операционные системы какое поколение