Понятие среды (системы) программирования. Основные компоненты среды программирования, их назначение

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Мордовский государственный педагогический университет имени М. Е. Евсевьева»

Факультет физико-математический

Кафедра информатики и вычислительной техники

РЕФЕРАТ

Понятие среды (системы) программирования. Основные компоненты среды программирования, их назначение

Автор работы _____________________________________ Д.Р. Янгаева

Направления подготовки 44.03.05 Педагогическое образование

Профиль Информатика. Математика

Руководитель работы

доцент____________________________________________Т. В. Кормилицына

Оценка __________

Саранск 2021

Оглавление

Введение 3

1. Системы программирования как неотъемлемая часть ЭВМ 4

1.1 Определение системы программирования 4

1.2 Классификация систем программирования 5

1.3 Средства создания программ 6

1.4. Основные компоненты среды программирования 8

2. Современные системы программирования. Microsoft Visual Basic 10

Заключение 12

Список использованных источников 13

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 системы программирования и основные компоненты среды программирования.

1. Системы программирования как неотъемлемая часть ЭВМ 1.1 Определение 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 называется комплекс программ, предназначенный для автоматизации программирования задач на ЭВМ (2, 569). 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. Обычно система программирования содержит описания применяемых языков программирования, программы-трансляторы с этих языков, а также развитую библиотеку стандартных подпрограмм. Важно различать язык программирования и реализацию языка.

Язык программирования – это набор правил, определяющих систему записей, составляющих программу, синтаксис и семантику используемых грамматических конструкций. Реализация языка – это системная программа, которая переводит (преобразует) записи на языке высокого уровня в последовательность машинных команд.

Среда программирования– это набор инструментов, которые используются для преобразования символов в выполнимые вычисления.

Среда программирования это совокупность программ, обеспечивающих технологический цикл разработки программ: анализ, спецификация, проектирование, кодирование (редактирование, компиляция, компоновка), тестирование, отладка.

1.2 Классификация систем программирования

По набору входных языков различают системы программирования одно- и многоязыковые. Отличительная черта многоязыковых систем состоит в том, что отдельные части программы можно составлять на разных языках и с помощью специальных обрабатывающих программ объединять их в готовую для исполнения на ЭВМ программу.

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.

1.3 Средства создания программ

В самом общем случае для создания программы на выбранном языке программирования нужно иметь следующие компоненты.

1. Текстовый редактор. Так как текст программы записывается с помощью ключевых слов, обычно происходящих от слов английского языка, и набора стандартных символов для записи всевозможных операций, то формировать этот текст можно в любом редакторе, получая в итоге текстовый файл с исходным текстом программы. Лучше использовать специализированные редакторы, которые ориентированы на конкретный язык программирования и позволяют в процессе ввода текста выделять ключевые слова и идентификаторы разными цветами и шрифтами. Подобные редакторы созданы для всех популярных языков и дополнительно могут автоматически проверять правильность синтаксиса программы непосредственно во время ее ввода.

2. Исходный текст с помощью программы-компилятора переводится в машинный код. Исходный текст программы состоит, как правило, из нескольких модулей (файлов с исходными текстами). Каждый модуль компилируется в отдельный файл с объектным кодом, которые затем требуется объединить в одно целое. Кроме того, системы программирования, как правило, включают в себя библиотеки стандартных подпрограмм (имеют расширение .LIB). Стандартные подпрограммы имеют единую форму обращения, что создает возможности автоматического включения таких подпрограмм в вызывающую программу и настройки их параметров.

3. Объектный код модулей и подключенные к нему стандартные функции обрабатывает специальная программа – редактор связей. Данная программа объединяет объектные коды с учетом требований операционной системы и формирует на выходе работоспособное приложение – исполнимый код для конкретной платформы. Исполнимый код это законченная программа, которую можно запустить на любом компьютер, где установлена операционная система, для которой эта программа создавалась. Как правило, итоговый файл имеет расширение .exe или .com.

4. В современных системах программирования имеется еще один компонент –отладчик, который позволяет анализировать работу программы во время ее исполнения. С его помощью можно последовательно выполнять отдельные операторы исходного текста последовательно, наблюдая при этом, как меняются значения различных переменных.

5. В последние несколько лет в программировании (особенно для операционной среды Windows) наметился так называемый визуальный подход. Этот процесс автоматизирован в средах быстрого проектирования. При этом используются готовые визуальные компоненты, свойства и поведение которых настраиваются с помощью специальных редакторов. Таким образом, происходит переход от языков программирования системного уровня к языкам сценариев.

1.4. Основные компоненты среды программирования

Рассмотрев несколько интернет источников, я поняла, что на разных сайтах выделяют разное количество основных компонентов среды программирования, но все они не менее важны. Проанализировав, я выделила:

Редактор – это средство для создания и изменения исходных файлов, которые содержат написанную на языке программирования программу.

Он выполняется с помощью редактора программ, который напоминает нам обычный текстовый редактор, такой как блокнот, word и т.д. Программист набирает в этом редакторе свою программу на С++ и, если это необходимо, вносит в нее различные изменения или исправления. Одним словом, работает с кодом программы как с обычным текстом.

Транслятор (компилятор) – транслирует символы из исходного файла в объектный модуль, который содержит команды в машинном коде для конкретного компьютера.

На этом этапе компилятором проверяется текст программы на наличие синтаксических ошибок и затем, если все хорошо, текст программы с подстановками, сделанными на предыдущем этапе, преобразуется в машинный код (код на языке, уже непосредственно понятный компьютеру)

Интерпретатор – выполняет исходный код программы в отличие от компилятора, переводящего исходный файл в объектный.

Компоновщик (редактор связей) – собирает объектные файлы программы и формирует исполняемый файл (разрешая внешние ссылки между объектными файлами).

Программы на С++ обычно содержат ссылки на функции, определенные где-либо вне самой программы, например, в стандартных библиотеках или в личных библиотеках групп программистов, работающих над данным проектом. Объектный код, созданный компилятором, обычно содержит «дыры» из-за этих отсутствующих частей. Компоновщик связывает объектный код с кодами отсутствующих функций, чтобы создать исполняемый загрузочный модуль (без пропущенных частей). Получаем в итоге файл с расширением .exe (для Windows), либо .out (для Linux).

Отладчик– это средство, которое дает возможность программисту управлять выполнением программы на уровне отдельных операторов для диагностики ошибок. Позволяет выполнять пошаговую трассировку (пошаговое выполнение программы с остановками на каждой команде или строке), отслеживать, устанавливать или изменять значения переменных в процессе выполнения программы, устанавливать и удалять контрольные точки или условия остановки и т.д.

Основные функции отладчика:

2. Современные системы программирования. Microsoft Visual Basic

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.

Первое признание серьёзными разработчиками Visual Basic получил после выхода версии 3 — VB3. Окончательное признание как полноценного средства программирования для Windows — при выходе версии 5 — VB5. Версию VB6, входящую в состав Microsoft Visual Studio 6.0, стала по-настоящему зрелым и функционально богатым продуктом. После этого разработчики из Microsoft существенно изменили направление развития данной технологии.

Visual Basic .NET не позволяет программировать по-старому, ибо, по сути, является совершенно другим языком, таким же, как и любой другой язык программирования для платформы .NET. Индивидуальность языка, так же как и его преимущества (простота, скромность создания программ, лёгкость использования готовых компонент) при использовании в среде .NET не имеют такого значения, как раньше — всё сосредоточено на возможностях самой системы .NET, на её библиотеке классов. Поэтому сегодня нужно говорить о классическом Visual Basic, его диалектах Visual Basic for Applications (VBA) и Visual Basic Scripting Edition (VBScript) и о языке для платформы (4, 467) .NET — Visual Basic .NET. Основные разновидности Visual Basic:

1) Классический Visual Basic (версии 5-6).Этот язык очень сильно привязан к своей среде разработки и к операционной системе Windows, являясь исключительно инструментом написания Windows-приложений. Привязка к среде заключается в том, что существует большое количество средств, предназначенных для помощи и удобства программирования: встроенный отладчик, просмотр переменных и структур данных на лету, окно отладки, всплывающая подсказка при наборе текста программы (Intellisense). Все эти преимущества делают бесполезным и даже невозможным использование Visual Basic вне среды разработки, например в обычном текстовом редакторе.

2) Visual Basic for Applications (VBA) Это средство программирования, практически ничем не отличающееся от классического Visual Basic, которое предназначено для написания макросов и других прикладных программ для конкретных приложений. Наибольшую популярность получил благодаря своему использованию в пакете Microsoft Office. Широкое распространение Visual Basic for Applications в сочетании с изначально недостаточным вниманием к вопросам безопасности привело к широкому распространению макровирусов.

3) Visual Basic Scripting Edition (VBScript).Скриптовый язык, являющийся несколько усечённой версией обычного Visual Basic. Используется в основном для автоматизации администрирования систем Windows, а также для создания страниц ASP и сценариев для Internet Explorer.

Достоинства VB:

• Высокая скорость создания приложений с графическим интерфейсом для MS Windows.

• Простой синтаксис, позволяющий очень быстро освоить язык.

• Возможность как компиляции в машинный код, так и интерпретации во время отладки.

Недостатки:

• Поддержка операционных систем только семейства Windows и Mac OS X (Исключение — VB1 for DOS).

• Отсутствие механизма наследования объектов. Существующие в языке наследование, позволяет наследовать только интерфейсы объектов, а не их самих. Таким образом, в унаследованном классе должны быть явно переписаны все функции базового класса. Также в унаследованном классе невозможно добавление каких-либо методов, присущих только данному классу, то есть если абстрактный базовый класс содержит только два метода, то и производный класс содержит только два метода, не более и не менее того.

• Требует установленных DLL для работы программы

Заключение

Сегодня имеется немало систем программирования, выпускаемых различными фирмами и ориентированных на различные модели ПК и операционные системы. Наиболее популярны следующие визуальные среды быстрого проектирования:
1) MicrosoftVisualBasic;

2) Turbo Pascal

3) C++ Builder

4) Symantec Café.

Из универсальных языков программирования сегодня наиболее популярны следующие:

Бейсик (Basic) – для освоения требует начальной подготовки (общеобразовательные школы)

Паскаль (Pascal) – требует специальной подготовки (школы с углубленным изучением предмета и общетехнические вузы)

Си++ (C++), Ява (Java) – требуют профессиональной подготовки (специализированные средние и высшие учебные заведения)

Именно эти системы и языки программирования в дальнейшем будут определять развитие информатики.

Список использованных источников

1. Зуев Е.А. прграммирование на языке Turbo Pascal 6.0, 7.0. – М.: Веста, Радио и связь, 1993, – 376 с.

2. Информатика: Базовый курс/ Симонович С.В. и др. – СПб.: Питер, 2001. – 640 с.

3. Моначов В. Язык программирования Java и среда NetBeans . – 2-е изд. – СПб.: БХВ-Петербург, 2009. – 720 с.

4. Моргун А.Н. Справочник по Turbo Pascal для студентов. – М.: Диалектика, 2006. – 608 с.

5. Сайлер Б., Споттс Д. Использование VisualBasic 6. Классическое издание. – М.: Вильямс, 2007. – 832 с.

6. Сафронов И. Visual Basic в задачах и примерах. – СПб.: «БХВ-Петербург», 2008. – 400 с.

7. Стефенс Д. Р. C++. Сборник рецептов. — КУДИЦ-ПРЕСС, 2007. — 624 с.

8. Страуструп Б. Язык программирования С++ = The C++ Programming Language / Пер. с англ. — 3-е изд. — СПб.; М.: Невский диалект — Бином, 1999. — 991 с.

9. Угринович Н. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10 – 11 классов. 4-е изд. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2007. – 511с.

10. ФароновВ.В. Turbo Pascal. Наиболее полное руководство. – СПб.: Питер, 2007. – 763 с.

11. Хорстманн К.С., Корнелл Г. Java 2. Библиотека профессионала, том 1. Основы. – М.: Вильямс, 2008. – 816 с.

12. Шилдт Г. Полный справочник по С++. – М.: «Вильямс», 2006. – 800 с.