До конца 1950-х гг. ЭВМ основным элементом конструкции были электронные лампы (1-е поколение). В этот период развитие идеологии и техники программирования шло за счет достижений американских ученых Дж. фон Неймана, сформулировавшего ос­новные принципы построения ЭВМ, и Дж. Бэкуса, под руково­дством которого в 1954 г. был создан Fortran (Formula Translation) — первый язык программирования высокого уровня, используемый до настоящего времени в разных модификациях. Так, в 1965 г. в Дартмутском колледже Д. Кэмэни и Т. Куртцем была разработана упро­щенная версия Фортрана — Basic. В 1966 г. комиссия при Амери­канской ассоциации стандартов (ASA) разработала два стандарта языка: Фортран и Базисный Фортран. Используются также даль­нейшие модификации языка (например 1970, 1990 гг.).

Достижения в области электроники и микроэлектроники по зволили заменить элементную базу ЭВМ на более совершенную. В конце 1950-х гг. громоздкие электронные лампы заменяют полу­проводниками (миниатюрными транзисторами). Появляются ЭВМ II поколения; затем примерно через 10 лет — ЭВМ III поколения на интегральных схемах; еще через 10 лет — ЭВМ IV поколения на больших интегральных схемах (БИС). В Японии в 1990-х гг. реали­зованы проекты ЭВМ V поколения, в которых использованы дос­тижения в области искусственного интеллекта и биоэлектроники. Если объем оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) одной из лучших отечественных машин 1960-х гг. М-20, созданной под руководством С.А.Лебедева в 1958 г., имел 4096 слов (8 Кбайт) и быстродействие 20 тыс. операций в секунду, то современные персо­нальные компьютеры характеризуются ОЗУ в десятки Мбайт и бы­стродействием в сотни миллионов операций в секунду, что позво­ляет решать сложнейшие задачи.

В 1953 г. А.А.Ляпуновым был предложен операторный метод программирования, который заключался в автоматизации программирования, а алгоритм решения задачи представлялся в виде совокупности операторов, образующих логическую схему задачи. Схемы позволяли расчленить громоздкий процесс составления программы, части которой составлялись по формальным правилам, а затем объединялись в целое. Для проверки идей операторного метода в СССР в 1954 г. была разработана первая программирующая про­грамма ПП-1, а в 1955 г. более совершенная — ПП-2. В 1956 г. разработана ПП БЭСМ, в 1957 г. - ППСВ, в 1958 г. — для машины «Стрела».

В США в 1954 г. стал применяться алгебраический подход, совпадающий, по существу, с операторным методом. В 1956 г. корпора­цией IBM разработана универсальная ПП Фортран для автоматического программирования на ЭВМ IBM/704.

В этот период по мере накопления опыта и теоретического осмысления совершенствовались языки программирования. В 1958—1960 гг. в Европе был создан ALGOL, который породил целую серию алголоподобных языков: Algol W, (1967), Algol 68, Pascal (Н. Вирт, 1970 г.), С (Д. Ритчи и Б. Керниган, 1972 г.), Ada (под ру­ководством Ж. Ишбиа, 1979 г.), C++ (1983). В 1961-1962 гг. Дж. Маккарти в Массачусетс ком технологическом институте был создан язык функционального программирования Lisp, открывший в программировании одно из альтернативных направлений, предло­женных Дж. фон Нейманом.

На начало 1970-х гг. существовало более 700 языков высокого уровня и около 300 трансляторов для автоматизации программирования.

Усложнение структуры ЭВМ привело (в 1953 г. для машин И-го поколения) к созданию операционных систем (ОС) — специальных управляющих программ для организации и решения задач на ЭВМ. Например, мониторная система МТИ, созданная в Массачусетском технологическом институте, обеспечивала пакетную обработку, т. е. непрерывное, последовательное прохождение через ЭВМ многих групп (пакетов) заданий и пользование библиотекой служебных программ, хранимой в машине. Это позволило совместить операции по запуску с выполнением программ.

Для ПЭВМ к настоящему времени разработаны ОС: MS DOS, Windows, ОС/2, МасОС, Unix, Linux и др. Широкое распростране­ние получили ОС MS DOS и Windows, имеющие развитый интер­фейс и широкий набор приложений, позволяющих последователь­ное выполнение заданий из пакета, обработку различной информа­ции во многих сферах человеческой деятельности.

В 1965 г. итальянцы Бом и Джакопини предложили использо­вать в качестве базовых алгоритмических элементов следование, ветвление и цикл. Почти в то же время к аналогичным выводам пришел голландский ученый Э. Дийкстра, заложивший основы структурного программирования. В 1970-х гг. эта методология оформилась, и корпорация IBM сообщила о применении в разра­ботке программного обеспечения «Усовершенствованных методов программирования», одним из компонентов которых являлась тех­нология нисходящего структурного программирования (структур­ного программирования), основу которого составляет следующее:

• сложная задача разбивается на простые, функционально управляемые задачи, каждая задача имеет один вход и один выход; управляющий поток программы состоит из совокуп­ности элементарных функциональных подзадач;

• управляющие структуры просты, т. е. логическая задача долж­на состоять из минимальной, функционально полной сово­купности достаточно простых управляющих структур;

• программа разрабатывается поэтапно, на каждом этапе реша­ется ограниченное число точно поставленных задач.

Четко сформулированные основы нисходящей разработки, структурного кодирования и сквозного контроля позволяли перейти к промышленным методам разработки программного обеспечения.

Развитие получило модульное программирование, основа которого заключается в следующем:

• функциональная декомпозиция (разбиение) задачи на самостоятельные подзадачи — модули, связанные только входны­ми и выходными данными;

• модуль  представляет собой   «черный  ящик»,   позволяющий разрабатывать части программ одного проекта на разных язы­ках программирования, а затем с помощью компоновочных средств объединять их в единый загрузочный модуль;

• должно быть ясное понимание назначения всех модулей зада­чи и их оптимального сочетания;

• с помощью комментариев должно описываться назначение всех переменных модуля.

В период 1970—1980-х гг. развитие теоретических исследований оформило программирование как самостоятельную научную дисциплину, занимающуюся методами разработки программного обеспечения (ПО).

В истории развития промышленного программирования боль­шую роль сыграл программист и бизнесмен Билл Гейтс (Gates William Henry, p. в 1955 г.). Его история очень поучительна для на­чинающих программистов. В 1972 г. Билл Гейтс и его школьный то­варищ Пол Аллен основали компанию по анализу уличного движе­ния «Трэф-О-Дейта» и использовали для обработки данных компь­ютеры с микропроцессором 8008 — первым из знаменитого ряда микропроцессоров компании «Intel». Будучи студентом Гарвардско­го университета, в 1975 г. он совместно с Алленом написал для ком­пьютера Altair (фирмы M1TS) интерпретатор — программу-перево­дчик с языка программирования на язык машинных кодов. Они за­ключили с владельцем фирмы соглашение, по которому их программы распространялись вместе с компьютерами. Товарищи основали компанию «Microsoft», в которой Б. Гейтсу принадлежало 60 % акций, П. Аллену — 40 %. В 1976 г. Гейтс ввел в практику про­дажу лицензий на свои программные продукты непосредственно производителям компьютеров, что позволило «встраивать» их (ОС и трансляторы с языков программирования) в компьютеры. Это было большое достижение в области маркетинга, принесшее фирме ог­ромные доходы. Фирма привлекала таких новых заказчиков, как фирмы «Apple», «Commodor», «Tendi». В 1980 г. фирма IBM предло­жила «Microsoft», в которой тогда работало около двух десятков че­ловек, создать языки программирования для ее нового персональ­ного компьютера, в дальнейшем известным как IBM PC. В 1981 г. «Microsoft» приобрела у разработчика Т. Патерсона дисковую ОС (DOS), и в августе этого года IBM PC поставлялась вместе с ОС MS DOS. Успех был настолько велик, что, кроме значительных доходов, привел к тому, что и архитектура Intel, и компьютеры IBM, и про­граммы «Microsoft» фактически стали отраслевыми стандартами. В 1988 г. «Microsoft» создала свою ОС Windows с мощным графическим интерфейсом. К 1995 г. ОС, выпускаемые фирмой, использо­вали 85 % персональных компьютеров. ОС Windows совершенству­ется год от года, обладая уже средствами доступа в глобальную сеть Internet. Вместе с фирмой NBC был создан круглосуточный кабель­ный информационный канал новостей. Совместно с фирмой «Эн-карта» создана мультимедиа-энциклопедия на CD-ROM «Книжная полка», содержащая электронные версии семи больших справочни­ков, электронную энциклопедию кино — «Синемания». В 1995 г. в фирме «Microsoft» работало 18 тыс. человек, годовой выпуск достиг 200 программных продуктов, а доходы составили миллиарды долла­ров. В 1998 г. Б. Гейтс стал самым богатым человеком в мире, а в конце 1999 г. — объявил о своем решении уйти с поста главы ком­пании и заняться программированием. Сегодня Билл Гейтс — одна из самых популярных фигур компьютерного мира. Журнал «People» писал: «Гейтс в сфере программирования значит столько же, сколь­ко Эдисон в отношении к электрической лампочке: отчасти инноватор, отчасти предприниматель, отчасти торговец, но неизменно гений».

Профессиональное программирование вышло на уровень техно­логии. Методы разработки ПО синтезируют:

•   методы инженерных расчетов для оценки затрат и выбора ре­шений;

•   математические методы для составления алгоритмов;

•   методы управления для определения требований к системе, учета ситуаций, организации работ и прогнозирования.

На смену структурному программированию в начале 1990-х гг. пришло объектно-ориентированное программирование — ООП. Его можно рассматривать как модульное программирование нового уровня, когда вместо во многом случайного, механического объединения процедур и данных главным становится их смысловая связь. Объект рассматривается как логическая единица, которая содержит данные и правила (методы) их обработки. Объектно-ориентированный язык создает «программное окружение» в виде множества независимых объектов, каждый из которых отличается своими свойствами и способами взаимодействия с другими объектами. Программист задает совокупность операций, описывая структуру обмена сообщениями между объектами. Как правило, он «не заглядывает» внутрь объектов, но при необходимости может изменять элементы внутри объектов или формировать новые.

ООП основано на трех важнейших принципах (инкапсуляция, наследование, полиморфизм), придающих объектам новые свойства. Инкапсуляция — объединение в единое целое данных и алгоритмов их обработки. Данные здесь — поля объекта, а алгоритмы — объектные методы. Наследование — свойство объектов порождать своих потомков. Объект-потомок автоматически наследует все поля и методы, может дополнять объекты новыми полями, заменять и дополнять методы. Полиморфизм — свойство родственных объектов решать схожие по смыслу проблемы разными способами.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5