Презентация по информатике на тему Системы программирования (транслятор, компилятор и интерпретатор) (11 класс)

Тема: Системы программирования (транслятор, компилятор и интерпретатор) План:ВведениеОсновная часть 1. Система программирования как неотъемлемая часть современных ЭВМ 2. Транслятор, компилятор и интерпретатор 3. Классификация систем программирования 4. Современные системы программирования    III. ЗаключениеIV. Литература Введение В пятидесятые годы двадцатого века с появлением компьютеров на электронных лампах началось бурное развитие систем программирования. К сегодняшнему дню насчитывают несколько поколений систем программирования. Каждое из последующих поколений по своей функциональной мощности качественно отличается от предыдущего. С появлением персональных компьютеров системы стали составными частями интегрированных сред разработки. Появились системы, применяемые в различных офисных программах. В настоящее время системы программирования применяются в самых различных областях человеческой деятельности, таких как научные вычисления, системное программирование, обработка информации, искусственный интеллект, издательская деятельность, удаленная обработка информации, описание документов.  С течением времени одни системы развивались, приобретали новые черты и остались востребованы, другие утратили свою актуальность и сегодня представляют в лучшем случае чисто теоретический интерес. Цель работы - описать современные системы программирования.  Неотъемлемая часть современных ЭВМ – системы программного обеспечения, являющиеся логическим продолжением логических средств ЭВМ, расширяющим возможности аппаратуры и сферу их использования. Система программного обеспечения, являясь посредником между человеком и техническими устройствами машины, автоматизирует выполнение тех или иных функций в зависимости от профиля специалистов и режимов их взаимодействия с ЭВМ. Основное назначение программного обеспечения – повышение эффективности труда пользователя, а также увеличение пропускной способности ЭВМ посредством сокращения времени и затрат на подготовку и выполнение программ. Программное обеспечение ЭВМ можно подразделить на общее и специальное программное обеспечение. Общее программное обеспечение реализует функции, связанные с работой ЭВМ, и включает в себя системы программирования, операционные системы, комплекс программ технического обслуживания. Специальное программное обеспечение включает в себя пакеты прикладных программ, которые проблемно ориентированы на решение вполне определенного класса задач.  Системой программирования называются комплексы программ и прочих средств, предназначенных для разработки и их эксплуатации на конкретном языке программирования для конкретного вида ЭВМ. Система программирования освобождает проблемного пользователя или прикладного программиста от необходимости написания программ решения своих задач на неудобном для него языке машинных команд, и предоставляют им возможность использовать специальные языки более высокого уровня. Для каждого из таких языков, называемых входными или исходными, система программирования имеет программу, осуществляющую автоматический перевод (трансляцию) текстов программы с входного языка на язык машины. ТрансляторыТрансля́тор – это Программа или техническое средство, выполняющее трансляцию программы. Машинная программа, которая транслирует с одного языка на другой и, в частности, с одного языка программирования на другой. Обрабатывающая программа, предназначенная для преобразования исходной программы в объектный модуль.Транслятор обычно выполняет также диагностику ошибок, формирует словари идентификаторов, выдаёт для печати тексты программы и т.д.Трансляция программы — преобразование программы, представленной на одном из языков программирования, в программу на другом языке и, в определённом смысле, равносильную первой. Понятие трансляции относится не только к языкам программирования, но и к другим компьютерным языкам, вроде языков разметки, аналогичных HTML, и к естественным языкам, вроде английского или русского. Цель трансляции — преобразовать текст с одного языка на другой, который понятен адресату текста. В случае программ-трансляторов, адресатом является техническое устройство (процессор) или программа-интерпретатор. Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов. Компиля́тор – Программа или техническое средство, выполняющее компиляцию. Машинная программа, используемая для компиляции. Транслятор, выполняющий преобразование программы, составленной на исходном языке, в объектный модуль. Программа, переводящая текст программы на языке высокого уровня в эквивалентную программу на машинном языке. Программа, предназначенная для трансляции высокоуровневого языка в абсолютный код или, иногда, в язык ассемблера. Входной информацией для компилятора (исходный код) является описание алгоритма или программа на проблемно-ориентированном языке, а на выходе компилятора — эквивалентное описание алгоритма на машинно-ориентированном языке (объектный код).Компиляция  - Трансляция программы на язык, близкий к машинному. Трансляция программы, составленной на исходном языке, в объектный модуль. Осуществляется компилятором. Структура компилятораПроцесс компиляции состоит из следующих этапов:Лексический анализ. На этом этапе последовательность символов исходного файла преобразуется в последовательность лексем.Синтаксический (грамматический) анализ. Последовательность лексем преобразуется в дерево разбора.Семантический анализ. Дерево разбора обрабатывается с целью установления его семантики (смысла) — например, привязка идентификаторов к их декларациям, типам, проверка совместимости, определение типов выражений и т. д. Результат обычно называется «промежуточным представлением/кодом», и может быть дополненным деревом разбора, новым деревом, абстрактным набором команд или чем-то ещё, удобным для дальнейшей обработки.Оптимизация.Выполняется удаление излишних конструкций и упрощение кода с сохранением его смысла. Оптимизация может быть на разных уровнях и этапах — например, над промежуточным кодом или над конечным машинным кодом.Генерация кода. Из промежуточного представления порождается код на целевом языке. Динамическая компиляция (Just-in-time compilation  - JIT, компиляция «на лету») По мере увеличения ресурсов компьютеров и расширения гетерогенных сетей (в том числе Интернета), связывающих компьютеры разных типов и архитектур, выделился новый вид интерпретации, при котором исходный (или промежуточный) код компилируется в машинный код непосредственно во время исполнения, «на лету». Уже скомпилированные участки кода кэшируются, чтобы при повторном обращении к ним они сразу получали управление, без перекомпиляции. Этот подход получил название динамической компиляции. Достоинство - скорость интерпретации программ становится сравнимой со скоростью исполнения программ в обычных компилируемых языках, при этом сама программа хранится и распространяется в единственном виде, независимом от целевых платформ. Недостаток - бо́льшая сложность реализации и бо́льшие требования к ресурсам, чем в случае простых компиляторов или чистых интерпретаторов. Интерпретатор Интерпрета́тор (языка программирования) – Программа или техническое средство, выполняющее интерпретацию. Вид транслятора, осуществляющего пооператорную (покомандную) обработку и выполнение исходной программы или запроса (в отличие от компилятора, транслирующего всю программу без её выполнения). Программа (иногда аппаратное средство), анализирующая команды или операторы программы и тут же выполняющая их. Языковый процессор, который построчно анализирует исходную программу и одновременно выполняет предписанные действия, а не формирует на машинном языке скомпилированную программу, которая выполняется впоследствии. Простой интерпретатор анализирует и тут же выполняет (собственно интерпретация) программу покомандно (или построчно), по мере поступления её исходного кода на вход интерпретатора. Достоинство такого подхода является мгновенная реакция. Недостаток — такой интерпретатор обнаруживает ошибки в тексте программы только при попытке выполнения команды (или строки) с ошибкой. Алгоритм работы простого интерпретатора1. прочитать инструкцию;2. проанализировать инструкцию и определить соответствующие действия;3. выполнить соответствующие действия;4. если не достигнуто условие завершения программы, прочитать следующую инструкцию и перейти к пункту 2. Интерпретатор компилирующего типа — это система из компилятора, переводящего исходный код программы в промежуточное представление, например, в байт-код или p-код, и собственно интерпретатора, который выполняет полученный промежуточный код (так называемая виртуальная машина). Достоинство таких систем - большее быстродействие выполнения программ (за счёт выноса анализа исходного кода в отдельный, разовый проход, и минимизации этого анализа в интерпретаторе). Недостатки — большее требование к ресурсам и требование на корректность исходного кода. Применяется в таких языках, как Java, PHP, Python, Perl (используется байт-код). Некоторые интерпретаторы (например, для языков Лисп, Scheme, Python, Бейсик и других) могут работать в режиме диалога или так называемого цикла чтения-вычисления-печати (англ. read-eval-print loop, REPL). В таком режиме интерпретатор считывает законченную конструкцию языка , выполняет её, печатает результаты, после чего переходит к ожиданию ввода пользователем следующей конструкции. Уникальным является язык Forth, который способен работать как в режиме интерпретации, так и компиляции входных данных, позволяя переключаться между этими режимами в произвольный момент, как во время трансляции исходного кода, так и во время работы программ. Достоинства и недостатки интерпретаторовДостоинства Большая переносимость интерпретируемых программ — программа будет работать на любой платформе, на которой есть соответствующий интерпретатор. Как правило, более совершенные и наглядные средства диагностики ошибок в исходных кодах. Упрощение отладки исходных кодов программ. Меньшие размеры кода по сравнению с машинным кодом, полученным после обычных компиляторов.Недостатки Интерпретируемая программа не может выполняться отдельно без программы-интерпретатора. Сам интерпретатор при этом может быть очень компактным. Интерпретируемая программа выполняется медленнее, поскольку промежуточный анализ исходного кода и планирование его выполнения требуют дополнительного времени в сравнении с непосредственным исполнением машинного кода, в который мог бы быть скомпилирован исходный код. Практически отсутствует оптимизация кода, что приводит к дополнительным потерям в скорости работы интерпретируемых программ. Классификация систем программирования  По структуре, уровню формализации входного языка и целевому назначению различают системы программирования машинно-ориентированные и машинно-независимые. Машинно-ориентированные системы программирования имеют входной язык, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.). Машинно-ориентированные системы позволяют использовать все возможности и особенности машинно-зависимых языков: ·        высокое качество создаваемых программ; ·        возможность использования конкретных аппаратных ресурсов; ·        предсказуемость объектного кода и заказов памяти; ·        для составления эффективных программ необходимо знать систему команд и особенности функционирования данной ЭВМ; ·        трудоемкость процесса составления программ (особенно на машинных языках и ЯСК), плохо защищенного от появления ошибок;·        низкая скорость программирования; ·        невозможность непосредственного использования программ, составленных на этих языках, на ЭВМ других типов.  Машинно-независимые системы программирования – это средство описания алгоритмов решения задач и информации, подлежащей обработке. Они удобны в использовании для широкого круга пользователей и не требуют от них знания особенностей организации функционирования ЭВМ. В таких системах программы, составляемые языках, имеющих название высокоуровневых языков программирования, представляют собой последовательности операторов, структурированные согласно правилам рассматривания языка (задачи, сегменты, блоки и т.д.). Операторы языка описывают действия, которые должна выполнять система после трансляции программы на машинном языке. Таким образом, командные последовательности (процедуры, подпрограммы), часто используемые в машинных программах, представлены в высокоуровневых языках отдельными операторами. Программист получил возможность не расписывать в деталях вычислительный процесс на уровне машинных команд, а сосредоточиться на основных особенностях алгоритма.  Современные системы программирования Microsoft Visual Basic — средство разработки программного обеспечения, разрабатываемое корпорацией Microsoft и включающее язык программирования и среду разработки. Язык Visual Basic унаследовал дух, стиль и отчасти синтаксис своего предка — языка Бейсик, у которого есть немало диалектов. В то же время Visual Basic сочетает в себе процедуры и элементы объектно-ориентированных и компонентно-ориентированных языков программирования. Среда разработки VB включает инструменты для визуального конструирования пользовательского интерфейса. Visual Basic считается хорошим средством быстрой разработки прототипов программы, для разработки приложений баз данных и вообще для компонентного способа создания программ, работающих под управлением операционных систем семейства Microsoft Windows.  Turbo Pascal — Интегрированная среда разработки программного обеспечения для платформ DOS и Windows 3.x и язык программирования в этой среде, диалект языка Паскаль от фирмы Borland. Товарный знак Borland Pascal был зарезервирован для дорогих вариантов поставки (с бо́льшим количеством библиотек и исходным кодом стандартной библиотеки), оригинальная дешёвая и широко известная версия продавалась как Turbo Pascal. Название Borland Pascal также используется в более широком смысле — как неофициальное название версии языка Паскаль от фирмы Borland. (1, 4) Turbo Pascal — это среда разработки для языка программирования Паскаль. C++ Builder - программный продукт, инструмент быстрой разработки приложений (RAD), интегрированная среда программирования (IDE), система, используемая программистами для разработки программного обеспечения на языке C++. C++ Builder объединяет в себе комплекс объектных библиотек (STL, VCL, CLX, MFC и др.), компилятор, отладчик, редактор кода и многие другие компоненты. Цикл разработки аналогичен Delphi. Большинство компонентов, разработанных в Delphi, можно использовать и в C++ Builder без модификации, но, к сожалению, обратное утверждение не верно. C++ Builder содержит инструменты, которые при помощи drag-and-drop действительно делают разработку визуальной, упрощает программирование благодаря встроенному WYSIWYG - редактору интерфейса и пр.  Symantec Café Язык Java является принципиально новым языком программирования, созданным компанией Sun Microsystems для создания многоплатформных приложений (applications и applets) для страниц "всемирной паутины" сети Internet. Язык Java может быть назван упрощенным вариантом C++, без усложненных конструкций и дополнительных возможностей. Java предлагает широкие возможности объектно-ориентированного программирования и повторного использования кода. Symantec Cafe является первой интегрированной средой визуальной разработки для создания приложений (applications и applets) для страниц "всемирной паутины" сети Internet (3, 265). Symantec Cafe интегрирует комплект разработчика Java Development Kit компании Sun Microsystems в популярную многооконную среду визуальной разработки, созданную компанией Symantec для создания приложений для Windows 95 и Windows NT. Symantec Cafe предлагает полнофункциональную систему управления проектами, а также мощные инструменты редактирования и просмотра кода, что обеспечивает резкое увеличение эффективности разработки приложений на языке Java для сети Internet. Приложения, созданные с помощью Symantec Cafe могут затем встраиваться в документы HTML и выполняться на различных платформах при использовании Java-соместимых программ просмотра, таких как Netscape Navigator.  Заключение Итак, системы программирования - это комплекс инструментальных программных средств, предназначенный для работы с программами на одном из языков программирования.Системы программирования предоставляют сервисные возможности программистам для разработки их собственных компьютерных программ.Сегодня имеется немало систем программирования, выпускаемых различными фирмами и ориентированных на различные модели ПК и операционные системы. Наиболее популярны следующие визуальные среды быстрого проектирования: Microsoft Visual Basic, Turbo Pascal, C++ Builder, Symantec Café. Ключевые понятия систем программирования: язык и реализация языка. Именно эти системы и языки программирования в дальнейшем будут определять развитие информатики. Список литературы1. Информатика: Базовый курс под редакцией С.В.Симоновича 2008 г. 2. http://5fan.ruhttp://inf.gym5cheb.ruhttp://it.school2.ochakiv.infohttp://www.erudition.ruhttp://images.yandex.kzhttp://ru.wikipedia.org