Мета та задачі предмету. Історія створення та розвитку мови Pascal. Етапи розробки програми. Інтегроване середовище Turbo Pascal 7.0. Основні розділи теми.

1. Створення і розвиток мови Паскаль.

2. Програма та мова програмування.

3. Етапи розробки програми.

4. Помилки. Типи помилок.

5. Компілятор.

6. Синтаксис і семантика.

7. Інтегроване середовище Turbo Pascal 7.0.

Створення і розвиток мови Паскаль.

Ми звикли вважати, що програмування — дитя сучасного прогресу в області науки і технології. Але це не зовсім так. Перші складні багатоцільові обчислювальні пристрої з'явилися ще в XIX столітті. Тоді ж виникла необхідність в розробці програм для них, і вперше з такою задачею зіткнулася легендарна Ада Лавлейс, що працювала з обчислювальною машиною Чарльза Беббіджа, яка називалася «Машина для числення різниць» («Difference Engine»).

13 липня 1843 року Чарлзу Беббіджу від Ади Лавлейс прийшов лист з конкретним списком операцій (алгоритмом) для обчислення чисел Бернуллі – так народилася нова наука - комп'ютерне програмування.

Але справжні мови програмування з'явилися в епоху електронних обчислювальних машин (ЕОМ). Вважають, що перша мова програмування — це мова Short Code, що з'явилася в 1949 році. Програмісти, що працювали на перших моделях ЕОМ, вимушені були програмувати в машинних кодах.

Використовуючи машинні коди, можна добитися максимальної швидкості виконання програми, але для цього спочатку необхідно розібратися, як працює центральний процесор того комп'ютера, на якому передбачається запускати програму. Колись доступ до комп'ютерів діставали тільки вибрані, які мали достатньо глибоку підготовку в даній області, проте з розвитком обчислювальної техніки і зниженням її вартості комп'ютерами сталі користуватися не тільки фахівці-електронщики, але і фахівці інших областей людської діяльності. Для них важливіше провести за допомогою ЕОМ обчислення і швидко отримати результат, що відноситься до області їх інтересів, ніж осягати особливості мікропроцесорної архітектури. В цей час і з'явилися перші мови програмування високого рівня, які були набагато зрозумілішими людині, ніж машинні коди.

Першими мовами програмування високого рівня були FORTRAN, Cobol і Algol, що з'явилися в 50-ті роки XX століття. Перші два з них використовуються і зараз — це мови-довгожителі, а Algol став родоначальником цілого сімейства мов, в числі яких і Pascal. В даний час налічується декілька тисяч мов програмування, велика частина з яких має досить вузьку спеціалізацію.

Говорять, що як тільки з'явилася друга мова програмування, почалися бурхливі суперечки про те, яка мова краще! Ці суперечки йдуть і понині, приймаючи іноді характер релігійних воєн старовини.

На малюнку схематично представлена історія створення мов програмування.

Особливе місце серед мов програмування займає Algol, перша версія якого з'явилася в 1958 році. Одним з розробників мови Algol був «батько» мови FORTRAN Джон Бекус. Назва мови ALGOrithmic Language підкреслює ту обставину, що він призначений для запису алгоритмів. Завдяки чіткій логічній структурі Algol став стандартним засобом запису алгоритмів в науковій і технічній літературі. Подальшими версіями мови стали Algol 60 і Algol 68. Algol 68 виявився надмірно громіздким, що створювало великі труднощі в його реалізації. Один з членів комітету, що займався розробкою специфікації, — швейцарський вчений Никлаус Вірт — протестував проти її ухвалення. Він виявився правий — Algol 68 став «лебединою піснею» колись найпопулярнішої мови програмування, проте ця мова дала початок цілій гілці нових мов.

В 1967 році Вірт створив свою версію — мови Algol W. Це було пов'язано з необхідністю знайти мову програмування, яку можна було б використовувати для навчання студентів методам розробки програм, таким як «програмування зверху вниз», «структурне програмування» і т.д. Вірту не сподобалася жодна з існуючих у той час мов, і в 1968 р. року він приступив до розробки власної.

В 1970 році в світі програмування відбулися принаймні дві великі події — з'явилися операційна система Unix і нова мова програмування Pascal. Вірт назвав її на честь великого французького математика і релігійного філософа XVII століття Блеза Паскаля. Паскаль винайшов обчислювальний пристрій, саме тому новій мові було привласнено його ім'я.

Завдяки своїй чіткості, логічності і іншим особливостям Pascal надовго зайняв свою нішу, будучи прекрасною мовою для навчання програмуванню. Мова Pascal використовувалася і для розробки серйозних програм-додатків. Жартували, що Вірт розробив іграшку, але багато хто віднісся до неї дуже серйозно.

В 1975 р. знов дві події сталі віхами в історії програмування — Біл Гейтс і Пол Аллен заявили про себе, розробивши свою версію мови BASIC, а Вірт і Йенсен випустили класичний опис мови Pascal під назвою «Pascal User Manual and Report». Згодом з'явилися різні версії мови Pascal і її розширення.

Самим відомим розширенням став пакет Turbo Pascal фірми Borland, що з'явився в 1983 році і відразу став подією в світі комп'ютерних технологій. На початку 1984 року пакет Turbo Pascal був перенесений в середовище MS-DOS і придбав величезну популярність. З тих пір з'явилося декілька версій Turbo Pascal, остання — сьома.

Фірма Borland завершила лінію продуктів Turbo Pascal і перейшла до випуску системи візуальної розробки для Windows — Delphi.

Мова Turbo Pascal зберігає своє значення як відмінного засобу для першого знайомства з світом «серйозного програмування». Це пов'язано як з його чіткою логічною структурою, так і з тими його можливостями, які дозволяють використовувати Turbo Pascal для вирішення різноманітних задач. Серед них обчислення і обробка даних, комп'ютерна графіка, робота із звуком, системне програмування. Turbo Pascal дозволяє застосовувати прийоми об'єктно-орієнтованого програмування, яке стало однією з провідних сучасних технологій програмування.

Програма та мова програмування

Команди, виконувані процесором ПК, є електричними сигналами, які можна представити у вигляді послідовностей нулів і одиниць. Кожній команді відповідає своє число. Таким чином, процесор має справу з машинним кодом. Написати програму на ньому може тільки дуже досвідчений програміст, обізнаний з архітектурою процесора і системою команд. Більшість програм створюється за допомогою "посередників", в якості яких виступають мови програмування високого рівня.

Сукупність засобів і правил представлення алгоритму у вигляді, придатному для виконання обчислювальною машиною, називається мовою програмування.

Програма — це запис (реалізація) алгоритму на мові програмування.

Етапи розробки програми

В процесі створення будь-якої програми можна виділити декілька етапів.

• Постановка задачі — виконується фахівцем в наочній області на природній мові (російському, англійському і т. д.). Необхідно визначити мету задачі, її зміст і загальний підхід до рішення. Можливо, що задача розв'язується точно (аналітично), і без комп'ютера можна обійтися. Вже на етапі постановки треба враховувати ефективність алгоритму рішення задачі на ЕОМ, обмеження, що накладаються апаратним і програмним забезпеченням.

• Аналіз задачі і моделювання — визначаються початкові дані і результат, виявляються обмеження на їх значення, виконується формалізований опис задачі і побудова (вибір) математичної моделі, придатної для вирішення на комп'ютері.

• Розробка або вибір алгоритму рішення задачі — виконується на основі її математичного опису. Багато задач можна вирішити різними способами. Програміст повинен вибрати оптимальне рішення. Неточності в постановці, аналізі задачі або розробці алгоритму можуть привести до прихованої помилки — програміст отримає невірний результат, вважаючи його правильним.

• Проектування загальної структури програми — формується модель рішення з подальшою деталізацією і розбиттям на підпрограми, визначається "архітектура" програми, спосіб зберігання інформації (набір змінних, масивів і т. п.).

• Кодування — запис алгоритму на мові програмування. Сучасні системи програмування, подібні Delphi, дозволяють прискорити процес розробки програми, автоматично створюючи частину її тексту, проте творча робота як і раніше лежить на програмісті. Для успішної реалізації мети проекту програмісту необхідно використовувати методи структурного програмування.

• Відладка і тестування програми. Під відладкою розуміється усунення помилок в програмі. Тестування дозволяє вести їх пошук і, кінець кінцем, переконатися в тому, що повністю відладжена програма дає правильний результат. Для цього розробляється система тестів — спеціально підібраних контрольних прикладів з такими наборами параметрів, для яких рішення задачі відоме. Тестування повинне охоплювати всі можливі галуження в програмі, тобто перевіряти всі її інструкції, і включати такі початкові дані, для яких рішення неможливе. Перевірка особливих, виняткових ситуацій, необхідна для аналізу коректності. Наприклад, програма повинна відмовити клієнту банку в проханні видати суму, відсутню на його рахунку. У відповідальних проектах велику увагу надається так званому "захисту від дурня" (fool-tolerance), має на увазі стійкість програми до невмілого обігу користувача. Використання спеціальних програм — відладчиків, які дозволяють виконувати програму по окремих кроках, проглядаючи при цьому значення змінних, значно спрощує цей етап.

• Аналіз результатів — якщо програма виконує моделювання якого-небудь відомого процесу, слід зіставити результати обчислень з результатами спостережень. У разі істотної розбіжності необхідно змінити модель.

• Публікація результатів роботи, передача замовнику для експлуатації.

• Супровід програми — включає консультації представників замовника по роботі з програмою і навчання персоналу. Недоліки і помилки, помічені в процесі експлуатації, повинні усуватися.