Эволюция языков программирования. Поколения языков программирования.

ЭВМ и алгоритмические языки. Поколения ЭВМ. Архитектура Фон Неймана

Алгоритми́ ческий язык — формальный язык, используемый для записи, реализации или изучения алгоритмов

Электро́ нно-вычисли́ тельная маши́ на (сокращённо ЭВМ) — комплекс технических, аппаратных и программных средств, предназначенных для автоматической обработки информации, вычислений, автоматического управления.

«Нулевое» — до 1940 года. Вычислительный элемент — механический. Простые арифметические операции. Арифмометры, механические счетные машины.

«Первое» — 1940—1960. Вычислительный элемент — электронные лампы. Быстродействие — 10 - 20 тысяч операций в секунду. «Большие» ЭВМ. Это время становления архитектуры машин фон-неймановского типа, построенных на электронных лампах с быстродействием 10 - 20 тыс. арифметических операций в секунду. Второе» - 1960—1964. Вычислительный элемент — транзисторы. Быстродействие: до 1—2 миллионов операций в секунду. Мини-ЭВМ. Это использование транзистора в качестве переключательного элемента вместо вакуумной лампы с быстродействием до сотен тыс. операций в секунду. «Третье» — 1964—1971. Вычислительный элемент — сверхинтегральные схемы. Быстродействие — до 300 миллионов операций в секунду. Микро-ЭВМ, предназначенные для работы с одним пользователем. Первые операционные системы. «Четвертое» — 1971 - по настоящее время . Вычислительный элемент — микропроцессоры. Быстродействие — миллиарды операций в секунду.

Персональные ЭВМ. Готовые прикладные программы, графический интерфейс, использование технологии мультимедиа. Глобальные компьютерные сети. Это машины, построенные на больших интегральных схемах (БИС). Такие схемы содержат до нескольких десятков тысяч элементов на кристалле. «Пятое» — настоящее время — Нанотехнологии. Компьютеры на основе отдельных молекул и даже атомов. Нейросети, моделирующие структуру нервной системы человека. «Биологические компьютеры»

Классическая архитектура(архитектура фон Неймана)

Компьютер должен содержать (структура): Оперативное запоминающие устройство (ОЗУ) для хранения программ и данных, Арифметическое логическое устройство (АЛУ) для выполнения операций над данными, Устройство управления (УУ), Внешнее устройство (ВУ) ввод/вывод. Хранение информации, АЛУ и УУ образуют процессор, содержащий регистры для временного хранения. ОЗУ состоит из пронумерованных ячеек.

Составные части компьютера. Память, центральный процессор, устройства ввода-вывода.

Центральный процессор (ЦП, CPU) является главным элементом компьютера, его “мозгом”. Он отвечает за все вычисления и обработку информации. Кроме этого, он выполняет управление всеми устройствами компьютера. От его мощности зависит быстродействие компьютера и его возможности.

Основные характеристики центрального процессора: количество ядер, тактовая частота, кэш, сокет

Оперативная память (RAM или ОЗУ-оперативное запоминающие устройство). Именно в ней запоминаются обрабатываемая процессором информация и запущенные пользователем программы. Оперативной она называется потому, что предоставляет процессору быстрый доступ к данным.

Устройства ввода и вывода: Монитор, Клавиатура   и         мышь, Звуковые  колонки, Принтер, Сканер

Строение памяти. Единицы измерения памяти. Команды процессора.

Всю память ЭВМ можно разделить на внутреннюю (основную) память, регистры процессора, внешнюю память.

Постоянная память , или постоянное запоминающее устройство- ПЗУ(read only memory-rom),- память только для чтения. Она реализована, как уже говорилось, в виде электронных схем и служит для хранения программ начальной загрузки компьютера и тестирования его узлов. Мы называем этот тип памяти постоянным, потому что записанная в ней информация не изменяется после выключения компьютера.

ОЗУ - быстрая, полупроводниковая, энергозависимая память. В ОЗУ хранятся исполняемая в данный момент программа и данные, с которыми она непосредственно работает. ОЗУ - это память, используемая как для чтения, так и для записи информации. При отключении электропитания информации в ОЗУ исчезает (энергозависимость)

Объём памяти ЭВМ измеряется в килобайтах (1Кбайт (Кб)=1024 байт), мегабайтах (1 Мбайт (Мб)=1024Кбайт), гигабайт (1 Гбайт (Гб)=1024 Мбайт).

В общем случае система команд процессора включает в себя следующие четыре основные группы команд: команды пересылки данных, арифметические команды, логические команды, команды переходов.

Эволюция языков программирования. Поколения языков программирования.

К первому поколению относят машинные языки — языки программирования на уровне команд процессора конкретной машины. Для программирования не использовался транслятор, команды программы вводились непосредственно в машинном коде переключателями на передней панели машины.

Языки второго поколения (2GL) создавались для того, чтобы облегчить тяжёлую работу по программированию, перейдя в выражениях языка от низкоуровневых машинных понятий ближе к тому, как обычно мыслит программист. Эти языки появились в 1950-е годы, в частности, такие языки как Фортран и Алгол.

Под третьим поколением (3GL) первоначально понимались все языки более высокого уровня, чем ассемблер. Главной отличительной чертой языков третьего поколения стала независимость от аппаратного обеспечения, то есть выражение алгоритма в форме, не зависящей от конкретных характеристик машины, на которой он будет исполняться.

Языки четвертого поколения предназначены для реализации крупных проектов, повышают их надежность и скорость создания, ориентированы на специализированные области применения, и используют не универсальные, а объектно-ориентированные языки, оперирующие конкретными понятиями узкой предметной области. В эти языки встраиваются мощные операторы, позволяющие одной строкой описать такую функциональность, для реализации которой на языках младших поколений потребовались бы тысячи строк исходного кода

Рождение языков пятого поколения произошло в середине 90-х годов. К ним относятся также системы автоматического создания прикладных программ с помощью визуальных средств разработки, без знания программирования.