Классификация языков программирования

Машинный код. Ассемблер

История языков программирования начинается с разработки машинного языка: языка логического нуля и единицы. Запись с помощью этого языка была очень сложной и утомительной.

Для облегчения работы программистов в конце 1940-х гг. был разработан язык ассемблер. Вместо двоичных цифр, которые обозначали какую-либо команду, записывались короткие слова или аббревиатуры. Программисты считают ассемблер языком программирования низкого уровня, поскольку он близок к языку самого низкого уровня – машинному. Программы, написанные на ассемблере, напрямую зависят от характеристик конкретного процессора, поэтому его называют машинно-ориентированным языком.

Написание программ на ассемблере является довольно сложной задачей, к тому же необходимы знания устройств компьютера. И тем не менее программы на ассемблере – самые эффективные и работоспособные.

Ближе к делу: первая программа

Давайте напишем первую программу для Arduino и заставим плату её исполнять. Вам необходимо создать
текстовый файл с исходным кодом, скомпилировать его и подсунуть полученный бинарный файл микроконтроллеру
на плате.

Установите среду и запустите её. В появившемся окне вы увидите: большая часть места отдана текстовому редактору.
В него и пишется код. Код в мире Arduino ещё называют скетчем (англ. sketch — набросок, эскиз; скетч, как имя нарицательное, в мир искусства программирования пришло из мира искусств, из мира художников, из Art-а).

Итак, давайте напишем скетч (набросаем эскиз), который ничего не делает. То есть минимально возможную правильную программу на C++, которая просто прожигает время.

void setup()
{
}
 
void loop()
{
}

Не будем пока заострять внимание на значении написанного кода. Скомпилируем его

Для этого в Arduino IDE, на
панели инструментов есть кнопка «Verify». Нажмите её и через несколько секунд бинарный файл будет готов.
Об этом возвестит надпись «Done compiling» под текстовым редактором.

В результате, у нас получился бинарный файл с расширением , который может исполнять микроконтроллер.

Теперь необходимо подсунуть его Arduino. Этот процесс называется загрузкой, прошивкой или заливкой. Для
выполнения загрузки программы в микроконтроллер платы в Arduino IDE на панели инструментов есть кнопка «Upload». Соедините Arduino с компьютером через USB-кабель, нажмите «Upload» и через несколько мгновений программа будет загружена в Arduino. При этом программа, которая была там ранее будет стёрта.

Об успешной прошивке возвестит надпись «Done Uploading».

Если при попытке загрузки вы столкнулись с ошибкой убедитесь, что:

1. В меню Tools → Board выбран тот порт, к которому действительно подключена Arduino. Можете вынуть и вставить пару-тройку раз USB-кабель, чтобы понять какой порт появляется и исчезает: это и есть Arduino.
2. Вы установили необходимые драйверы для Arduino. Это необходимо для Windows, не требуется под Linux и необходимо только для старых плат до Arduino Duemilanove на MacOS.

Поздравляем! Вы прошли весь путь от чистого листа до работающей программы в Arduino. Пусть она ничего и не делает, но это уже успех.

Языки программирования

В мире существует более тысячи разных языков программирования. Многие из них чуть меньше, чем полностью бесполезны. У вас может быть замечательная карьера, если вы владеете 3-4 языками программирования. Но не пугайтесь, они не такие сложные, как человеческие языки.
Языки программирования зачастую описываются своей парадигмой, которая является способом категоризации видов функций. Например, JavaScript — язык, который может быть запущен в любом веб-браузере, также он заслуженно занимает лидирующие позиции в рейтинге популярности. Он имеет разнообразный набор функций: поддерживает императивные, структурируемые, объектно-ориентированные и управляемые событиями парадигмы. Пока что это может звучать странно для вас, но если вы углубитесь в языки программирования, то поймёте, что значат все эти понятия.

У языков программирования есть одна особенность — если два языка имеют сходство в парадигмах, то, как правило, они схожи и в синтаксисе. После изучения JavaScript вы сможете понять до 75 % кода на Python или Ruby, так как они похожи.

Опытные разработчики рассматривают проблемы с точки зрения алгоритмов — серии шагов, которые нужно выполнить для достижения определённой цели, даже если детали меняются. Давайте разберем это на основе реальных примеров. Рассмотрим сервис покупок Amazon. Каждый раз, когда вы что-либо покупаете, то совершаете примерно одинаковые шаги: откладывание покупок в корзину, выбор способа оплаты, прописывание адреса для доставки, выбор скорости доставки и подтверждение заказа. Для каждой покупки используется один и тот же код (он же алгоритм в данном случае). Разнятся лишь данные (детали). Таким образом, можно прийти к мысли, что алгоритмы могут быть созданы на любом нормальном языке программирования. Вы же помните, что не все они хороши и полезны? Когда вы научитесь выстраивать своё мышление в виде алгоритмов, то язык программирования будет всего лишь вашим инструментом. Иначе говоря, у вас могут быть инструменты для создания космического корабля, но из-за отсутствия правильных мыслей и идей у вас получается создать только дверь для дома, которая должна быть космическим кораблём. Конечно, хорошее знание языка на высоком уровне играет важную роль. Но важнее уметь описывать правильно все процессы.

Ранняя история

В 1842–1849 годах Ада Лавлейс перевела мемуары итальянского математика Луиджи Менабреа о новейшей машине, предложенной Чарльзом Бэббиджем : Аналитической машине ; она дополнила мемуары примечаниями, в которых подробно описан метод вычисления чисел Бернулли с помощью двигателя, признанного большинством историков первой в мире опубликованной компьютерной программой.

Первые компьютерные коды были специализированы для своих приложений: например, Алонзо Чёрч смог выразить лямбда-исчисление формульным способом, а машина Тьюринга была абстракцией работы машины для маркировки ленты.

Жаккардовые и Чарльз Бэббиджа Difference Engine оба были простые языки для описания действий , которые эти машины должны выполнять , следовательно , они были создателями первого языка программирования.

Машинно-ориентированные системы программирования

ОпределениеМашинно–ориентированные системы — это системы, в которых язык программирования, наборы операторов и изобразительные средства существенно зависят от особенностей архитектуры компьютера.

Классификация машинно-ориентированных систем:

1. Машинные языки — совокупность машинных команд, отличающаяся количеством адресов в команде, назначением информации, задаваемой в адресах, набором операций, которые может выполнять машина. Каждый компьютер имеет свой машинный язык.
2. Языки символического кодирования — они схожи с машинными языками и являются командными, однако представляют собой не последовательности двоичных и восьмеричных цифр, а символический код в виде идентификаторов, предназначенные для облегчения запоминания смыслового содержания операции.
3. Автокод — языки, включающие в себя все возможности символического кодирования, посредством расширенного введения макрокоманд. Макрокоманда — программный алгоритм действий, записанный пользователем.
4. Макрос — набор команд и инструкций, группируемых вместе в виде единой команды для автоматического выполнения задачи. Основное назначение макроса — сокращение последовательности символов, описывающих выполнение требуемых действий ЭВМ, для более сжатого вида.

Доклад №2

Информационные технологии и их возможности развиваются каждый день. Для того чтобы улучшать компьютеры и программы нужны особенные языки. Люди создали много языков программирования и продолжают их создавать.

Язык программирования – это письменные команды компьютеру. На языках программирования никто не разговаривает, но у них есть лексические, семантические и пунктуационные правила, от которых зависит внешний вид и функционал программы.

Первый такой язык появился задолго до создания компьютеров и вычислительных машин ­- в музыкальной шкатулке. Первые программы и прародители языков программирования появились в 1840-х годах, а в 1940-х люди создали язык высшего уровня для цифровых компьютеров.

На данный момент существует около 8 тысяч языков, поэтому невозможно назвать все, их даже сложно классифицировать. Однако классификации все же есть.

В первую очередь языки делят на низкий и высокий уровень. К языкам низкого уровня относятся языки машинных кодов, которые представляют собой сокращенные английские слова. Такой язык может понять и человек без технического образования с хорошим знанием английского. Самый яркий пример – группа языков Ассемблера. Языки высокого уровня состоят из смысловых конструкций, понятных программистам. Они не содержат сокращенных слов, как низкоуровневые языки. Например: Паскаль, СИ.

Также языки разделяют по поколениям. Сейчас выделяют 5 поколений языков. Разделение проходит согласно временным промежуткам создания, а так же области применения языка. Первое поколение – наиболее ранние языки программирования, пятое поколение – наиболее близкое к современности.

Каждый язык состоит из алфавита, представляющего собой символы и буквы; синтаксиса – возможных конструкций, выстраиваемых алфавитом; семантики – единого значения конструкций для всех программистов.

Таким образом, языки программирования – сложные команды компьютеру, заставляющие его выполнять определенные действия. Несмотря на их большое количество, немногие действительно нужны и важны в современном мире.

9 класс

1940-е

Веб-разработка

В веб-разработке сформировалось две специализации: фронтенд — написание программ, работающих на стороне клиента, т.е. в браузере и бэкенд — написание кода, работающего на стороне веб-сервера. Рассмотрим эти направления.

Фронтенд.

Разработка веб-страниц ведется с использованием трех основных синтаксисов: HTML, CSS и JavaScript. HTML и CSS — декларативные языки. На них невозможно написать полноценную программу. Они определяют внешний вид сайта, причем интерактивность в них практически не поддерживается.

Для придания веб-страницам внутренней динамики используется язык JavaScript. Написанные на нем программы размещаются внутри веб-документа и запускаются в браузере, обеспечивая большую привлекательность и интерактивность страниц. Кроме того, такие скрипты позволяют снизить нагрузку на веб-сервер, выполняя обработку информации (например, проверку корректности заполнения форм) без запросов к нему.

Замечание 1

Эффективная фронтенд-разработка немыслима в наши дни без применения фреймворков (React, Angular, Vue, jQurey, Bootstrap). Они позволяют существенно экономить время и усилия, сосредоточиться на предметной области, надежности и эффективности программ.

Требованием фронтенд разработки всё чаще становится адаптивный дизайн: приложение должно адекватно выглядеть на устройствах с различной геометрией экрана.

Рисунок 1. Адаптивный веб-дизайн. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Бэкенд.

Для разработки бэкендов (программ, работающих на стороне сервера) активно применяется сразу несколько современный языков:

• Java — универсальный объектно-ориентированный ЯП, использующийся в масштабных проектах, в которые могут быть вовлечены десятки программистов; фрагменты серверного кода, написанные на Java, называются сервлетами; они работают в рамках таких серверов, как WebSphere, JBoss, WebLogic, Tomcat, Glassfish;
• Python — популярный скриптовый (интерпретируемый) язык, активно применяемый в разработке бэкендов; для построения серверов на этом ЯП созданы специальные серверные фреймворки: Django, CherryPy, Pyramid и др.;
• PHP — скриптовой язык, основанный на концепции серверных вставок; раздавая веб-страницы клиентам, веб-сервер, оснащенный возможностью интерпретировать PHP-скрипты, выполняет встроенные в страницы программы и вставляет динамически («по месту») необходимые фрагменты кода; на PHP написаны такие крупные проекты, как Facebook, «ВКонтакте».

Для фронтенд-разработки применяются и другие современные ЯП: Ruby, Go, C#, JavaScript (Node.js) и т.д.

Те, кто анализируют каждый твой шаг в интернете

И так, у нас есть работающий сайт, для него мы сделали мобильное приложение. Теперь встаёт ещё один вопрос, как заставить пользователя проводить больше времени на вашем сайте, купить максимум товаров или посмотреть все видео в вашем приложении? Нужно предлагать ему то, что ему нравится! За это отвечаю специальные алгоритмы, так называемые рекомендательные системы. И это лишь малая часть того, чем занимается Data Scientist. Это профессия уже не столько в программировании, сколько в математике. 

Если вы хотите, чтобы ваше приложение распознавало предметы на фото, имело умного голосового помощника, то вам просто необходим такой специалист. Он знает, как написать нейронную сеть, какой алгоритм применить, чтобы вычислить наиболее подходящий товар для рекомендации или проанализировать целевую аудиторию вашего сайта. Такой специалист будет получать среднюю зарплату около 105 тысяч рублей.

Похожие профессии

Существует множество видов программирования: от написания софта для микроконтроллеров и мобильных приложений до создания компиляторов и целых операционных систем. Подобных профессии программиста, соответственно, тоже довольно много: начиная от математических расчетов и разработки алгоритмов до создания архитектуры крупных проектов, коды которых составлены на различных языках программирования. В создании программного продукта участвуют: сценаристы, алгоритмисты, кодеры, дизайнеры, верстальщики, отладчики, переводчики и архитекторы.

Важно на этапе подготовки проекта и его тестирования привлекать потенциальных пользователей, чтобы в процессе создания учитывать их рекомендации для удобства пользователя. На подготовительном этапе необходимо взаимодействие создателя алгоритма, дизайнера и потенциального потребителя с целью определения необходимой функциональности и создания дружественного для пользователя интерфейса

В процессе создания алгоритма необходимо участие его разработчика, кодировщиков программных модулей и архитектора проекта. А при разработке веб-приложений привлечение дизайнера и HTML-верстальщика просто необходимо.

Бизнес-аналитик фактически является переводчиком требований и пожеланий заказчика на язык, понятный разработчикам. Заказчик, как правило, ставит задачу неконкретно, не зная тонкостей программного процесса, поэтому бизнес-аналитик, выслушав пожелания клиента, создает формальное описание проекта, формируя его в виде технического задания. Эта работа должна совместить бизнес-логику заказчика с возможностями реального воплощения.

Все указанные специалисты должны как минимум ориентироваться в смежных профессиях, чтобы в процессе разработки не возникало недопонимания между специалистами. В идеале дизайнер должен примерно знать HTML-верстку и владеть навыками работы в «Фотошопе», а кодировщик – уметь работать с несколькими языками программирования и владеть искусством отладки. Совсем неплохо, когда программисты владеют как математическими приемами, так и архитектурным искусством собирания и связывания программных модулей, написанных на разных языках программирования.

Карьера программиста может складываться в двух основных направления: повышение профессионализма в выбранном сегменте создания продуктов и в управленческом совершенствовании. Лучшие архитекторы, менеджеры проектов и IT-директора выходят из среды программистов, так как знают изнутри всю «кухню» программных разработок.

Популярные темы сообщений

• Океаны

  Природа сотворила много всего уникального, и на первом месте, конечно же, океаны. Их на нашей планете насчитывают всего 4, они покрывают большую часть всей поверхности Земли. Это удивительные места, где много разных ресурсов и представителей животного

• Андрев Рублев

  А. Рублев-известный и уважаемый русский иконописец. Благодаря его трудам Церковь видит в нем преподобный лицей святых. Все иконы рассматривались как не объяснимые чудеса и как образцы для следующих поколений мастеров.

• История фартука

  В современном мире кухонные фартуки используются всё меньше и меньше. Оно и понятно: у нас у всех в квартирах полно бытовой техники, которая делает уборку, готовку, стирку необременительным занятием. Техника теперь у нас на службе,

Поколения

Первое поколение (1GL)

Примеры: языки программирования машинного уровня

Язык программирования первого поколения (1GL) — это язык программирования машинного уровня .

Язык программирования первого поколения (1GL) — это группа языков программирования, которые представляют собой языки машинного уровня, используемые для программирования компьютеров первого поколения . Первоначально для компиляции или сборки языка первого поколения не использовался переводчик . Команды программирования первого поколения вводились через переключатели на передней панели компьютерной системы.

Инструкции в 1GL состоят из двоичных чисел , представленных единицами и нулями . Это делает язык подходящим для понимания машины, но гораздо более трудным для интерпретации и изучения человеком-программистом.

Второе поколение (2GL)

Примеры: языки ассемблера

Язык программирования второго поколения (2GL) — это способ классификации языков ассемблера на основе поколений .

Третье поколение (3GL)

Примеры: C , C ++ , C # , Java , BASIC , Pascal , Fortran , ALGOL , COBOL.

3GL гораздо более независимы от машины и более удобны для программистов. Это включает в себя такие функции, как улучшенная поддержка агрегированных типов данных и выражение концепций таким образом, чтобы это было удобно для программиста, а не для компьютера. Язык третьего поколения лучше, чем язык второго поколения, поскольку компьютер заботится о несущественных деталях. 3GL более абстрактны, чем языки предыдущих поколений, и поэтому могут считаться языками более высокого уровня, чем их аналоги первого и второго поколений. Впервые представленные в конце 1950-х годов, Fortran , ALGOL и COBOL являются примерами ранних 3GL.

Наиболее популярные сегодня языки общего назначения, такие как C , C ++ , C # , Java , BASIC и Pascal , также являются языками третьего поколения, хотя каждый из этих языков можно подразделить на другие категории на основе других современных особенностей. Большинство 3GL поддерживают структурированное программирование . Многие поддерживают объектно-ориентированное программирование . Подобные черты чаще используются для описания языка, а не просто для обозначения 3GL.

Четвертое поколение (4GL)

Примеры: SQL , Unix Shell , Oracle Reports , R

Языки 4GL, как правило, специализируются на очень специфических областях программирования . Языки 4GL могут включать поддержку управления базами данных , создания отчетов , математической оптимизации , разработки графического интерфейса или веб-разработки .

Пятое поколение (5GL)

Примеры: OPS5 , Mercury.

Язык программирования пятого поколения (5GL) — это любой язык программирования, основанный на решении проблем с использованием ограничений, заданных программе, а не на алгоритме, написанном программистом. Большинство языков программирования на основе ограничений и логики, а также некоторые другие декларативные языки являются языками пятого поколения.

В то время как языки программирования четвертого поколения предназначены для создания конкретных программ, языки пятого поколения предназначены для того, чтобы компьютер мог решать данную проблему без участия программиста. Таким образом, пользователю нужно беспокоиться только о том, какие проблемы необходимо решить и какие условия должны быть выполнены, не беспокоясь о том, как реализовать процедуру или алгоритм для их решения. Языки пятого поколения используются в основном в исследованиях искусственного интеллекта . OPS5 и Mercury являются примерами языков пятого поколения, как и ICAD , построенный на Lisp . KL-ONE — это пример родственной идеи, фреймового языка .

Инженер-программист

Практически всем видам программирования можно научиться на курсах или самостоятельно. Исключение – инженер-программист. Эта профессия помимо изучения языков программирования, предполагает глубокие знания в области математики, физики, других сопутствующих дисциплин.

Инженер-программист хорошо знает математическую логику и дискретную математику, умеет применять всю эту математику на практике. Кроме того, уровень подготовки позволяет изучить различные промышленные и технологические процессы.

А потому инженеры-программисты чаще всего заняты в сфере разработок программного обеспечения для автоматизации производства: станков с ЧПУ, конвейерных линий. Они же обычно программируют бытовую технику – хлебопечки, роботы-пылесосы и т.д. В компаниях, специализирующихся на создании программных систем, часто именно инженеры-программисты становятся разработчиками, так как в отличие от «кодеров»-самоучек, эти специалисты получили глубокие знания алгоритмизации.

Основные технологии:

• Языки программирования C/C++, C#, Delphi и другие;
• Знание низкоуровневого программирования (Assembler);
• Значительный багаж технических знаний (в первую очередь, связанных с отраслью, в которой программист работает).

Как же выбрать всего одну профессию в программировании?

Сфера IT очень разнообразна, в ней нужны совершенно разные специалисты с разными навыками. Как понять, чем начать заниматься сейчас? Конечно, попробовать!

Но прежде, чем бросаться в практику, советую вам немного подумать, что вам интересно. Вы можете всю ночь напролет играть в компьютерные игры, возможно стоит попробовать создать свою крутую РПГ самому? Или вам уже давно не хватает мобильного приложения, которое будет за вас решать задачи по математике, тогда стоит посмотреть в сторону мобильной разработки.

Чтобы процесс вхождения в IT был проще, быстрее и интереснее, лучше всего это делать в команде единомышленников и вместе с опытным наставником, который будет помогать в этом нелегком пути. Всё это можно найти в нашей Школе программирование для 6-10 классов. Скорее выбирай то, что тебе интересно и погружайся с нами в мир разработки!

2000-е

Тот, кто всех проверяет

После того, как мы создали свой сайт, мобильное приложение и добавили в него крутой алгоритм рекомендаций, необходимо проверить, как же работает то, что было запрограммировано. 

Такой вариант тоже возможен, но гораздо лучше позаботиться о своей репутации и заранее нанять к себе в команду человека, который займется проверкой работы вашего приложения — тестировщика. В его задачи входит написание специальных программ — тестов, которые будут автоматически проверять работу приложения. Иногда тестировщик может делать это вручную — зависит от квалификации специалиста и области работы. Его зарплата составляет примерно 80 тысяч рублей.

Зачем нужны языки программирования

Без языка программирования ни один компьютер работать не будет. С его помощью создаются определенные математические алгоритмы, которые помогают компьютеру выполнять команды пользователя.

• Язык программирования выглядит совсем не так, как мы привыкли представлять себе язык — это набор различных символов, которые преобразуются в понятный компьютеру код.
• Классификация языков программирования от низких до высоких уровней зависит от того, настолько близок язык к человеку. Чем меньше язык программирования понятен человеку, тем по уровню он ниже.
• Большая часть языков преобразуется в понятный машине код с помощью программ-трансляторов. С их помощью прописываются лексические, семантические и синтаксические правила, которые определят, какие действия запросит пользователь и внешний вид программы.
• Язык программирования — неотъемлемая часть работы любого компьютера. В современном мире с ними работают программисты, которые прописывают коды и создают программы с использованием сложных кодовых конструкций.

Для обычного человека написание даже первой странички сайта покажется странной комбинацией различных символов. Для программиста этот код позволяет задать компьютеру нужную команду и выполнить ее. На языке программирования обычный пользователь общается с компьютером.

Выводы

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что системой программирования можно считать комплекс определенных средств, которые необходимы для организации и эксплуатации программ на уникальном языке программирования на ЭВМ особенного вида.

Также во время подготовительного этапа задачи на ПК возможно выделить уровни системного анализа проблемы и кодирования определенного алгоритма.

Основой принципа управления программ служит отображение алгоритма разрешения задачи в форме программных вычислений.

В этом видео вы узнаете о новых идеях в современных языках программирования: