Сообщение от :
Лекция 4
3.3. ЛИНГВИСТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР
3.3.1. Языки программирования
Общие сведения. Лингвистическое обеспечение САПР включает различные языковые средства, которые делятся на две группы: 1) языки программирования; 2) языки проектирования.
Под термином язык в данном случае понимается любое средство общения, любая система символов или знаков, используемых для обмена информацией.
Языки программирования служат для записи программ. Ими пользуются главным образом при подготовке программ, а не при экс¬плуатации САПР.
Языки проектирования предназначены для представления и пре¬образования исходной информации при выполнении проектных про¬цедур с помощью программного обеспечения. Эти языки применяются пользователями САПР в процессе их инженерной деятельности.
Алгоритмические языки. С момента использования ЭВМ для расчетов и проектирования возникла проблема общения человека
с машиной. Первоначально программа для ЭВМ готовилась в машин¬ных кодах. Такие машинные программы могли разрабатываться только узкими специалистами — программистами, знающими устрой¬ство и особенности конкретной ЭВМ. Инженер-пользователь для выполнения расчетов на ЭВМ в своей проблемной области должен был обращаться к программисту. В этом случае имела место цепочка: пользователь — программист — машинная программа — ЭВМ.
Такая цепочка приводила к большим затратам трудовых ресурсов и времени. Программирование задач на машинном языке ограничи¬вало использование ЭВМ.
Эта проблема была решена после создания алгоритмических язы¬ков высокого уровня, отличающихся универсальностью. Для того что¬бы машина понимала языки высокого уровня, необходим переводчик с этих языков на машинный. Таким переводчиком является трансля¬тор, т. е. программа, которая преобразует программу, написанную на языке высокого уровня, в машинную. В результате возникает сле¬дующая цепочка: пользователь — программа на языке высокого уровня — транслятор — машинная программа — ЭВМ.
Символика и логика алгоритмических языков близки к принятым в математике и в русском и английском языках. Вместе с тем эта символика и правила записи строго однозначны и могут автомати¬чески (формализовано) переводиться в команды машины.
Алгоритмический язык — это набор символов и систе¬ма правил образования и истолкования конструкций из этих символов для задания алгоритмов. Алгоритмический язык для записи программ и данных называют языком программирования. В каче¬стве языков программирования в САПР находят применение машин¬но-ориентированные языки типа АССЕМБЛЕР и алгоритмические языки высокого уровня.
Алгоритмические языки высокого уровня в сравнении с машинно-ориентированными языками удобнее для реализации алгоритмов численного анализа, легче осваиваются инженерами, позволяют повысить производительность труда программистов при разработке программ и их адаптации к различным типам ЭВМ. Наибольшее при¬менение находят языки ФОРТРАН, ПЛ/1, АЛГОЛ-60, БЕЙСИК, ПАСКАЛЬ, СИ, МОДУЛА.
Однако языки типа АССЕМБЛЕР отличаются большей универ¬сальностью, т. е. обладают более широкими возможностями для описания кодов различных форматов, логических операций и проце¬дур. При использовании этих языков требуются меньшие затраты машинного времени и памяти. Так, например, при трансляции с язы¬ка ФОРТРАН затраты машинного времени в 1,5—2,5 раза больше, чем при трансляции с машинно-ориентированных языков типа АССЕМБЛЕР.
Учитывая достоинства машинно-ориентированных и алгоритмиче¬ских языков высокого уровня, их можно применять одновременно для решения различных задач при разработке САПР. При этом язык АССЕМБЛЕР используют:
при разработке модулей с большим количеством логических операций и операций над отдельными группами разрядов машинных слов, так как в этой ситуации возможности алгоритмических языков высокого уровня недостаточны;
при жестких требованиях к модулю по показателям затрат машин¬ного времени и памяти.
В остальных случаях определяющими требованиями являются повышение производительности труда программистов и инвариант¬ность к типам ЭВМ, что обусловливает применение языков высокого уровня.
Алгоритмический язык ФОРТРАН (FORmula TRANslation — пе¬реводчик формул) предназначен для научных и инженерных задач, решаемых на ЭВМ. Этот язык разработан в 1956 г. и в настоящее вре¬мя является основным алгоритмическим языком. В САПР исполь¬зуются две версии языка программирования ФОРТРАН: ФОРТРАН-IV — для крупных и средних ЭВМ; базисный ФОРТРАН — для ма¬лых и мини-ЭВМ.
АЛГОЛ-60, разработанный в 1960 г., оказал большое влияние на дальнейшее развитие языков программирования