Языки программирования. Принципы работы компьютера. Языки программирования Независимый и безопасный Java

Сейчас мы просто не сможем представить свою жизнь без . Базы данных, компьютерные игры, операционные системы, социальные сети и многое другое.

Всего этого у нас не было бы, если бы люди не разработали специальные языки программирования, с помощью которых сейчас создаётся самое разнообразное программное обеспечение для компьютера.

Языки программирования исчисляются уже не десятками, а сотнями. Есть языки специально для разработки сайтов, игр, анимации.

Какие языки используются для создания обычных прикладных программ (т.е. программ, написанных непосредственно для пользователей)? Их бесчисленное множество, самые популярные из них – C++ и Delphi. Они предоставляют наибольшее количество возможностей для разработки программ на все случаи жизни. Именно их используют профессиональные программисты.

Однако и С++, и Delphi были созданы на основе более простых языков. Для C++ это язык C (называют «Си»). Предшественник Delphi – это Pascal. Многие их учат ещё в школе на уроках информатики. Язык Pascal был создан именно для обучения программированию, так как является очень простым и понятным. Сейчас он используется практически во всех школах, колледжах, университетах и институтах.

После освоения Pascal изучение Delphi проходит, что называется «на ура». Такая последовательность освоения языков, т.е. сначала именно Pascal, а потом Delphi или C, C++, является весьма желательной. На вопрос «Какой язык программирования лучше» можно ответить, что для обучения начинающим лучше всего подойдет Паскаль (Pascal).

Для разработки мультфильмов и анимации была создана специальная программа – Adobe (Macromedia) Flash. Также Flash используют при разработке сайтов и для создания компьютерных игр. Язык, применяемый во Flash, – ActionScript. Он получил огромную популярность в наши дни, так как используется во всех современных интернет-проектах.

HTML является сокращением от англ. HyperText Markup Language и переводится как «язык разметки гипертекста». С его помощью создается большинство веб-страниц. Знание HTML значительно упрощает работу со своим блогом или сайтом, но не является при этом обязательным.

Более совершенные и функциональные (но более сложные) языки, чем HTML, – это PHP, Ajax, SQL.

Для разработки игр и программ на телефоны используются, в основном, два языка – Java и C++. Про C++ мы уже говорили, а Java является языком программирования, созданным на основе C++.

Для создания 3D игр и фильмов используют язык Python. Он даёт огромнейший спектр возможностей для управления 3D графикой.

Язык Фортран был разработан для сложных математических вычислений, создан в 1954-1957 годах. Слово Fortran произошло от первых букв: FORmula TRANslator, то есть, переводчик формул. Он выполняет математические, инженерные и различные научные задачи и применяется в очень мощных компьютерах.

Как мы видим, программисты разработали языки программирования на все случаи жизни. Многие программисты являются поклонниками какого-то одного языка программирования, но это зависит от личных предпочтений. Создаются всё новые языки, усовершенствуются старые. Именно от функциональности языков программирования зависит будущее компьютерных технологий.

P.S. Статья закончилась, но можно еще прочитать.

1. Как компьютер обрабатывает информацию? 2. Язык, на котором «думает» компьютер – какой он? 3. Как вы думаете: есть ли такая профессия, в которой не используется компьютер? 4. Кто сегодня не может обойтись без компьютера? 5. Как компьютер передает и получает информацию? 6. Какое устройство компьютера обрабатывает информацию?

Программа – это последовательность команд, которую выполняет ПК в процессе обработки информации. Деятельность человека по созданию программ называется – программированием, а люди называются – программистами. Программное обеспечение (ПО) – все многообразие программ, используемых в современном ПК.

Системное ПО Прикладное ПО Инструментальное программирование Является основным ПО, неотъемленной частью ПК. Руководит сложной работой всех элементов компьютерной системы, как на аппаратном уровне, так и на программном Предназначено для выполнения конкретных задач пользователя, не прибегая к программированию (текстовый редактор, графический редактор, электронная таблица и др.) Это средство, предназначенное для создания ПО, т.е. того же системного и прикладного ПО. Его составляют разнообразные языки и среды программирования (Паскаль, С, С++ и др.) Таблица

Резидентные программы – это программы, на протяжении всей работы компьютера находящиеся в его оперативной памяти. Т.к. эти программы на протяжении всего периода включения компьютерной системы следят за ее состоянием (например, операционная система, антивирусная программа). Нерезидентные программы – это программы, которые по окончании своей работы выгружаются полностью или частично из ОЗУ (например, прикладные программы).

1.ПК работает с информацией по алгоритму, который задается программой, а программа в свою очередь написана на языке понятном компьютеру. 2. Для того, чтобы ПК мог работать с информацией необходимо не только аппаратное обеспечение – устройства компьютерной системы, но и программное обеспечение которое наделяет ПК мыслями и интеллектом. 3. ПО делится на: системное, прикладное и инструментальное программирование. 4. ПО систематизируется по длительности нахождения в оперативной памяти компьютера на резидентные программы и нерезидентные программы

Впишите пропущенные слова в предложениях: 1. Компьютер без ………………. – это бесполезный хлам, груда железа. И только ……………….. делают его нашим помощником, другом, советчиком. 2. Программирование – деятельность человека по …………………. программы. 3. Для обработки информации на компьютере необходимо иметь ……………………………………. - устройства компьютерной системы («hardware»), но и …………………………………. («software»), которое наделяет компьютер мыслями и интеллектом. 4. …………………… ПО – предназначено для выполнения конкретных задач пользователя. 5. Наиболее дружественно пользователю ………………….. ПО. программ программы созданию не только аппаратное обеспечение программное обеспечение Прикладное системное

1. Самые первые программы разрабатывались непосредственно на объектно- ориентированном языке и все люди могли заниматься их разработкой, а не только профессиональные программисты. 2. Программа – это последовательность команд, которую выполняет ПК в процессе хранения информации. 3. Все используемые в компьютере программы называются аппаратным обеспечением. 4. Прикладное ПО руководит слаженной работой всех элементов компьютерной системы как на аппаратном уровне, так и на программном уровне. 5. Системные программы – это средства, предназначенные для создания ПО. Найдите и исправьте ошибки в предложениях:

Машинном нетолько 1. Самые первые программы разрабатывались непосредственно на машинном языке и не все люди могли заниматься их разработкой, только профессиональные программисты. обработки 2. Программа – это последовательность команд, которую выполняет ПК в процессе обработки информации. программным обеспечением 3. Все используемые в компьютере программы называются программным обеспечением. Системное ПО 4. Системное ПО руководит слаженной работой всех элементов компьютерной системы как на аппаратном уровне, так и на программном уровне. Инструментальное ПО 5. Инструментальное ПО – это средства, предназначенные для создания ПО. Найдите и исправьте ошибки в предложениях:

1. Организация согласованного выполнения всех процессов в компьютере. 2. Обеспечение хранения информации во внешней памяти и обмен с устройствами ввода-вывода, т.е. ОС отвечает за правильный ввод информации с устройства ввода и ее вывод на монитор, принтер и т.д., а также за правильное распределение информации на дисках внешней памяти. 3.Реакция на ошибки и аварийные ситуации. 4. Осуществление диалога и общения с пользователем.

Этапы загрузки ОС Первую свою команду ПК получает от ПЗУ В ПЗУ находятся программы тестирования компьютера BIOS. Работа BIOS отображается на экране белыми бегущими строками. В этот момент ПК проверяет свои устройства - оперативную память, - жесткий диск - дисководы других дисков, - наличие клавиатуры - других устройств. Если что-то не работает, BIOS докладывает о неисправности, иначе заканчивает свою работу и дает команду загрузить с жесткого диска в оперативную память специальную программу, которая называется Master Boot (загрузчик ОС). Если системные диски отсутствуют в ПК, на экране монитора появляется сообщение Non system disk и загрузка ОС прекращается, ПК остается неработоспособным. Если же все в порядке, загрузчик считывает ОС с диска в оперативную память. После окончания загрузки ОС управления передается командному процессору и на экране появляется графический интерфейс.

1. Выучить основные определения и понятия. 2. Учебник §2.4 - §2.5, устно ответить на вопросы для размышления. 3. Используя новые термины и понятия предыдущего и сегодняшнего урока, составьте кроссворд. Оформите на отдельном листе в нескольких экземплярах. (Можно в электронном варианте)

«Операционные системы персональных компьютеров» - Виды операционных систем компьютера. Windows XP. Программное обеспечение (ПО) или Software - это совокупность программ. Windows 2000. Рабочий стол. Hardware – компьютер и его периферийное оборудование. Программное обеспечение компьютера. Командный процессор. Загрузка операционной системы. Операционная система компьютера. Windows 98. Структура операционной системы. Операционная система Windows. Понятие драйвера.

Необходимость загрузки. Загрузка ПО. Операционная система. Грамотно подготовить к выключению. Компьютер. 2 этап загрузки. Автоматические процессы. Автоматическое функционирование компьютера. 1 этап загрузки. 3 этап загрузки. Read Only Memory. ПЗУ.

«Файловые менеджеры» - Программы-оболочки. Интерфейс WC. Клоны файловых менеджеров. Файловые менеджеры. Интерфейс NC. Разработчик. Интерфейс DN. Интерфейс Windows. Интерфейс Far. Оболочка. Возможности NC. Распространение. Принцип работы.

«Сетевые операционные системы» - Хранилища. VMWare вырос из исследовательского проекта DISCO. Вызов стаба. Гостевой код. Идея. Свойство идемпотентности. Программный интерфейс. Информационные системы. Автономный гипервизор. Клиент. Первые сетевые ОС. Прозрачный доступ к файлам. Структуризация сервиса файлов. Компьютерные сети. Аргументы. Вопросы разработки структуры файловой системы. Виды кластеров. Основные функции. Гибридный гипервизор.

«Процессы в операционных системах» - Способы выполнения прерываний. Динамическое планирование. Запись в кэш-памяти. Алгоритмы распределения памяти. Способы мультипроцессорной обработки. Управление памятью. Системные вызовы. Система прерываний ОС. Мультипроцессорная обработка. Контекст исполнявшегося процесса. Виртуальное пространство. Набор операций над процессами. Проблемы при отсутствии синхронизации. Потоки и процессы. Классификация многозадачных операционных систем.

«Операционная система - это система программ» - Графические операционные системы. Утилиты. Базовый комплекс компьютерных программ. Операционные системы. Загрузка операционной системы. Графический пользовательский интерфейс. Структура операционной системы. Mac OS. Основные функции. Первые дисковые операционные системы. Компьютеры без операционных систем. Альтернативные ОС. Linux. Графические оболочки. Виды операционных систем. Современные операционные системы.

Выучите базовые принципы ЯП. Тут, конечно, все зависит от выбранного вами языка, однако есть у ЯП и общие моменты, исключительно для написания полезных программ важные. Чем раньше вы овладеете всеми этими понятиями и научитесь применять их на практике, тем лучше для вас и ваших навыков программиста. Итак, вот лишь некоторые из вышеупомянутых «моментов»:

• Переменные - в переменной можно хранить и вызывать меняющиеся данные. Переменными можно управлять, у переменных есть типы (очень упрощенно говоря - числа, символы и так далее), которыми и определяется тип хранящихся в переменной данных. Наименования переменных принято задавать такими, чтобы человек, читающий исходный код, мог получить представление о том, что в переменной хранится - так будет проще понять логику работы программы.
• Условные конструкции (они же - условные выражения) - это действие, которые выполняется в том случае, если выражение или конструкция истинно или ложно. Наиболее распространенной формой таких выражений можно назвать конструкцию «If-Then» (если-то). Если выражение истинно (например, если x = 5), то произойдет действие №1, а если ложно (x != 5), то действие №2.
• Функции - в разных языках программирования их называют по-разному: где-то это процедуры, где-то - методы, где-то - вызываемые единицы. По сути же, функции представляют собой мини-программы, входящие в состав большой программы. Функцию можно вызывать несколько раз, что позволяет программисту создавать сложные программы.
• Ввод данных - достаточно широко трактуемое понятие, присутствующее в почти что каждом ЯП. Суть его - обработка данных, введенных пользователем, и их хранение. То, как будут собраны данные, зависит от программы и доступных пользователю способов ввода данных (с клавиатуры, из файла и так далее). Понятие ввода данных тесно связано с понятием вывода данных - то есть того, каким образом данные будут возвращены пользователю (выведены на экран, записаны в файл и так далее).

Компьютеры появились достаточно давно. Первые из них были ламповыми и за­нимали очень много места. Для того чтобы управлять такой машиной требовалось много обслуживающего персонала. Со временем лампы были вытеснены электронными компонентами, и компьютеры стали значительно меньше. Сейчас системные блоки компьютеров занимают совсем мало места,а их производительность стала значительно выше.

Однако основные принципы работы компьютера, заложенные во времена их рождения, действуют до сих пор. Данные пере даются с помощью сигнала методом "имеется сигнал или нет". Так появился "бит" . Бит - это единица информации, которая может принимать значение 0 или 1. Восемь бит объединяются в байт, один байт равен 8 битам. Число 8 появилось из-за того что первые компьютеры были восьмиразрядными и могли работать одновременно только с 8 разрядами, например, 01011001. Первые нули можно убирать.

В один байт можно записать любое число от 0 до 255. Указанный диапазон чисел очень мал, поэтому чаще используют более крупные диапазоны: два байта = слово, два слова = двойное слово.

Компьютер стал работать в двоичной системе счисления. Любое десятичное число можно записать как двоичное. Подробное преобразование рассматривать не будем, если кому-то интересно, пишите в комментариях – расскажу.

В компьютере принято вести расчет в двоичной или шестнадцатеричной систе­ме. Вторая стала использоваться, когда компьютеры стали 16-разрядными. При написании программ на Delphi будем использовать привычную десятичную систему, потому что компилятор сам переведет все числа в нужный процессору вид, но понимать, с какими числами работает процессор, очень важно.

Шестнадцатеричная система выглядит по-другому. Каждый разряд со­держит шестнадцать состояний. Поэтому один разряд может принимать значения: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, А, В, С, D , Е, F . Буква "А" соответствует цифре 10 в десятичной системе, "В" - 11 и т. д.

Например, число 1 B в шестнадцатеричной системе равно 27 в десятичной.

На протяжении всех материалов мы будем иногда встречаться с шестнадцатеричной сис­темой исчисления. В этом случае, чтобы отличать шестнадцатеричное число от десятичного, перед ним будет стоять знак #, например, #25, так принято в Delphi .

С числами с плавающей точкой работа идёт совершенно не так, рассматривать это мы не будем.

Теперь разберемся отрицательными числами. Если заранее предусмотрено, что число может быть отрицательным, то его длина сокращается на один бит, который отводится под знак числа. Если первый бит равен 1, то число отрицательное, иначе положительное.

В дробных числах один байт может быть отведен для целой части и один для дробной. За счет это­го дробные числа всегда будут занимать больше памяти, и операции с ними будут проходить дольше.

1.2. Машинный язык

Все данные на диске, в том числе и текстовые файлы, хранятся в двоичном виде. Точно так же выглядит и любая программа, толь­ко ее называют машинным кодом. Рассмотрим его подробнее.

Любая программа – это последовательность команд, которые называются процессорными инструкциями. Во время запуска программы компьютер загружает ее машинный код в оперативную память и начинает выполнять команду за командой. Задача программиста – написать эти ин­струкции так, чтобы компьютер понял, что от него хотят.

Реальная программа, которую выполняет компьютер, представляет собой по­следовательность единиц и нулей. Такую последовательность называют машинным языком.

Например, команда сложения двух регистров в шестнадцатеричной системе выглядит так: $03С3. Это мало о чем го­ворит, и запомнить такую команду очень тяжело. Намного проще написать "сло­жить число 1 и число 2".

Сначала программисты писали программы в машинных кодах, затем появился первый компилятор - программа, которая переводила текст программ в машинный код. Таким образом, пользователи стали писать программы более осмысленно, а всю рутинную работу по переводу текста программы в машинный байт-код стал выполнять сам компьютер.

1.3. История языков программирования

Язык, на котором пишется программа, называется языком программирования.

Первым компилятором был Assembler (переводится как "сборщик"). Писать на нем почти так же сложно, как и в ма­шинных кодах, но теперь уже использовались не числа, а понятные человеку слова .

Текст на рисунке можно разделить на три колонки:

· адрес инструкции;

· машинный код инструкции;

· код на языке Ассемблера.

Например, команда копирования регистров выглядела так: mov еах, ebx . В данном случае mov - это команда языка программирования, еах и ebx - имена регистров.

На языке Assembler про­грамму писать легче, но программа, написанная в машинных кодах, ра­ботала быстрее и более гибко. При написании программы в машинных кодах программист ничем не ограничен, а при работе с ассемблером есть ограничения. Не всегда возможно повлиять на результат.

После создания ассемблера языки программирования стали появляться один за другим. Так появились С, ADA , FoxPro , Fortran , Basic , Pascal и др. Некоторые из них были предназначены только для обучения, другие были ориентиро­ваны на профессиональных программистов.

Язык Assembler в настоящее время в основном используется только в качестве вставок для языков высоко­го уровня, а машинные коды используются для написания того, что не может сделать компилятор.

Затем получило развитие объектно-ориентированное программирование. Язык С превратился в C++, Pascal в Object Pascal и т. д.

Последней крупной революцией, происходящей в программировании, считается переход на визуальное программирование. Этот переход происходит в настоящее время. Визуальность дает еще более удобные средства разработки для бы­строго написания кода, но проигрывает ООП по быстроте работы. Одни из часто используемых языков, поддерживающих визуальное программирование, являются Delphi и C #, хотя прогресс не стоит на месте и визуальные компоненты появляются для многих других языков.

Выбрать лучший язык невозможно. Каждый из них подходит для определённого круга задач, и программист должен сам выбрать наиболее удобный для себя язык.

1.4. Исполнение машинных команд

Кроме байта существуют и другие размерности:

· 1 килобайт = 1024 байт;

· 1 мегабайт = 1024 килобайт;

· 1 гигабайт = 1024 мегабайт.

· 1 терабайт = 1024 гигабайт.

· и т.д.

В компьютере большинство значений являются степенью числа 2, потому что компьютер оперирует двоичной системой, и таким образом можно максимально эффективно использовать его воз­можности. Именно из-за этого при расчёте размерностей используется 1024 (2 в степени 10).

Рассмотрим некоторые понятия.

Сегмент - это область внутренней памяти компьютера.

Когда операционные системы были 16-битными, процессор не мог работать с памя­тью размером более 64 килобайт, потому что это максимальный размер области памяти, который можно адресовать, используя в этих целях адрес длиной в два байта. Поэтому память делилась на сегменты по размеру и по назначению. В дан­ный момент используются 32-разрядныю ОС, которая может адресовать до 4 Гбайт оперативной памяти и 64-разрядные ОС. Поэтому можно сказать, что память стала сплошной. Однако деление ее по назначению все-таки осталось.

Существуют следующие сегмент s ы памяти:

· сегмент кода - область памяти, в которую загружается машинный код, который бу­дет потом выполняться процессором;

· сегмент данных - область памяти для хранения данных;

· сегмент стека - область памяти для хранения временных данных и адресов возврата из процедур.

Каждой запущенной программе отводится свой сегмент кода, данных и стека. Поэтому данные одной программы не могут пересекаться с данными или кодом другой программы.

Регистр - ячейка памяти в процессоре. Её размер зависит от разрядно­сти. В 32-разрядных процессорах ячейки 32-битные, но есть и 64-битные. Таких регистров у процессора несколько, и каждый из них предназначен для определен­ных целей. Существуют также регистры общего значения, которые программа мо­жет использовать на свое усмотрение.