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计算机程序设计发展史

计算机程序设计发展史

【摘要】

程序设计语言原本是被设计成专门使用在计算机上的,但它们也可以用来定义算法或者数据结构。正是因为如此,程序员才会试图使程序代码更容易阅读。设计语言往往使程序员能够比使用机器语言更准确地表达他们所想表达的目的。对那些从事计算机科学的人来说,懂得程序设计语言是十分重要的,因为在当今所有的计算都需要程序设计语言才能完成,面向对象程序设计以及数据抽象在现代程序设计思想中占有很重要的地位,未来语言的发展将不在是一种单纯的语言标准,将会以一种完全面向对象,更易表达现实世界,更易为人编写,其使用将不再只是专业的编程人员,人们完全可以用订制真实生活中一项工作流程的简单方式来完成编程。

【关键字】

机器语言汇编语言高级语言计算机语言计算机技术编程语言【正文】

随着计算机的迅速发展,计算机程序设计已经从一种技巧发展成为一门科学,程序设计的方法也在不断的变化、发展。

50年代用机器指令代码进行手编程序是相当麻烦的,在工程技术人员中也很难得到推广。当程序设计是繁杂而又仔细的劳动,重复处理0与1又得花费大量的时间来编制与调试程序,故后期逐渐被用符号指令的汇编程序设计所代替。

1954年,第一个完全脱离机器硬件的高级语言—FORTRAN问世了,大大简化了程序设计,用高级语言编写的程序实现了基本上与机器无关。40多年来,共有几百种高级语言出现,有重要意义的有几十种,诸如FORTRAN、BASIC,ALGOL, COBOL,LISP,PL/1,C,C++等。

当计算机刚刚问世的时候,程序员必须手动控制计算机。当时的计算机十分昂贵,唯一想到利用程序设计语言来解决问题的人是德国工程师楚泽(konrad zuse)。几十年后,计算机的价格大幅度下跌,而计算机程序也越来越复杂。也就是说,开发时间已经远比运行时间来得宝贵。

在过去的几十年间,大量的程序设计语言被发明、被取代、被修改或组合在一起。尽管人们多次试图创造一种通用的程序设计语言,却没有一次尝试是成功的。之所以有那么多种不同的编程语言存在的原因是,编写程序的初衷其实也各不相同;新手与老手之间技术的差距非常大,而有许多语言并对新手来说太难学;还有,不同程序之间的运行成本各不相同。有许多用于特殊用途的语言,

只在特殊情况下使用。高级程序设计语言的出现使得计算机程序设计语言不再过度地倚赖某种特定的机器或环境。这是因为高级语言在不同的平台上会被编译成不同的机器语言,而不是直接被机器执行。1969年,Dijkstra提出了结构化程序设计的思想和概念,他强调从程序结构上来研究与改变传统的设计方法。经过大批的计算机科学工作者的实践、努力、争取、探索,机构程序设计得到了普遍应用,而程序设计也逐步向规范化、工程化发展。1 9 7 0年,第一个结构化程序设计语言—P a s c a l语言出现,标志着结构化程序设计时期的开始。

80年代初开始,在软件设计思想上,又产生了一次革命,其成果就是面向对象的程序设计。高级语言的下一个发展目标是面向应用,也就是说:只需要告诉程序你要干什么,程序就能自动生成算法,自动进行处理,这就是非过程化的程序语言。

模块化设计是对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上,划分并设计出一系列功能模块,通过模块的选择和组合构成不同的顾客定制的产品,以满足市场的不同需求。模块化设计,简单地说就是将产品的某些要素组合在一起,构成一个具有特定功能的子系统,将这个子系统作为通用性的模块与其他产品要素进行多种组合,构成新的系统,产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列产品。模块化设计是绿色设计方法之一,它已经从理念转变为较成熟的设计方法。将绿色设计思想与模块化设计方法结合起来,可以同时满足产品的功能属性和环境属性,一方面可以缩短产品研发与制造周期,增加产品系列,提高产品质量,快速应对市场变化;另一方面,可以减少或消除对环境的不利影响,方便重用、升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收和处理。

几十年后,计算机的价格大幅度下跌,计算机程序也越来越复杂,开发时间已经远比运行时间来得宝贵。于是,新的集成、可视的开发环境越来越流行。它们减少了所付出的时间、金钱以及脑细胞。只要轻敲几个键,一整段代码就可以使用了。这也得益于可以重用的程序代码库。随着c, pascal,fortran,等结构化高级语言的诞生,使程序员可以离开机器层次,在更抽象的层次上表达意图。由此诞生的三种重要控制结构,以及一些基本数据类型都能够很好的开始让程序员以接近问题本质的方式去思考和描述问题。随着程序规模的不断扩大,在60年代末期出现了软件危机,在当时的程序设计模型中都无法克服错误随着代码的扩大而级数般的扩大,以至到了无法控制的地步,这个时候就出现了一种新的思考程序设计方式和程序设计模型-----面向对象程序设计,由此也诞生了一批支持此技术的程序设计语言,比如eiffel,c++,java,这些语言都以新的观点去看待问题,即问题就是由各种不同属性的对象以及对象之间的消息传递构成。面

向对象语言由此必须支持新的程序设计技术,例如:数据隐藏,数据抽象,用户定义类型,继承,多态等等。

从计算机诞生至今,计算机自硬件到软件都是以印欧语为母语的人发明的。所以其本身就带有印欧语的语言特征,在硬件上cpu、i/o、存储器的基础结构都体现了印欧语思维状态的"焦点视角",精确定义,分工明确等特点。计算机语言也遵照硬件的条件,使用分析式的结构方法,严格分类、专有专用,并在其发展脉络中如同他们的语言-常用字量和历史积累词库量极度膨胀。实际上,计算机硬件的发展越来越强调整体功能,计算机语言的问题日益突出。为解决这一矛盾,自六十年代以来相继有500多种计算机语言出现,历经五代,至今仍在变化不已。

汉语没有严格的语法框架,字词可以自由组合、突出功能的整体性语言。在计算机语言问题成为发展瓶颈的今天,汉语言进入计算机程序设计语言行列,已经成为历史的必然。发展汉语程序设计语言的理由:1)计算机语言问题解决,只能从人类语言中寻找解决方案;2)计算机语言的现存问题是形式状态与功能需求的矛盾;3)计算机硬件的发展已为整体性语言-汉语进入计算机程序设计语言提供了条件。汉语程序设计语言的技术特点:1)汉文字的常用字高度集中,生命力极强,能灵活组合,简明准确地表达日新月异的词汇,这些优点是拼音文字无法企及的。2)汉语言的语法简易灵活,语词单位大小和性质往往无一定规,可随上下语境和逻辑需要自由运用。汉语言的思维整体性强,功能特征突出。3)汉语程序设计语言的发明者采用核心词库与无限寄存器相结合的方法,实现了汉语言的词素自由组合;将编译器与解释器合一,使汉语程序设计语言既能指令又能编程;以独特的虚拟机结构设计,将数据流与意识流分开,达到汉语程序设计语言与汉语描述完全一致,通用自如。

具有汉语言特性的汉语程序设计语言的出现,打破了汉语言不具备与计算机结合的条件而不能完成机器编码的神话。还为计算机科学与现代语言学研究提出了一条崭新的路径,它从计算机语言的角度,从严格的机械活动及周密的算法上,向世人证实汉语的特殊结构状态,及其特殊的功能。

尼盖德是奥斯陆大学的教授,因为发展了simula编程语言,为ms-dos和因特网打下了基础而享誉国际。克里斯汀·尼盖德于1926年在奥斯陆出生,1956年毕业于奥斯陆大学并取得数学硕士学位,此后致力于计算机计算与编程研究。1961年~1967年,尼盖德在挪威计算机中心工作,参与开发了面向对象的编程语言。因为表现出色,2001年,尼盖德和同事奥尔·约安·达尔获得了2001年a.m.图灵机奖及其它多个奖项。当时为尼盖德颁奖的计算机协会认为他们的工作为java,c++等编程语言在个人电脑和家庭娱乐装置的广泛应用扫清了道

路,“他们的工作使软件系统的设计和编程发生了基本改变,可循环使用的、可靠的、可升级的软件也因此得以面世。”尼盖德因其卓越的贡献,而被誉为“计算机语言之父”,其对计算机语言发展趋势的掌握和认识,以及投身于计算机语言事业发展的精神都将激励我们向着计算机语言无比灿烂的明天前进。

计算机语言的发展是一个不断演化的过程,其根本的推动力就是抽象机制更高的要求,以及对程序设计思想的更好的支持。具体的说,就是把机器能够理解的语言提升到也能够很好的模仿人类思考问题的形式。计算机语言的演化从最开始的机器语言到汇编语言到各种结构化高级语言,最后到支持面向对象技术的面向对象语言.

目前通用的编程语言有两种形式:汇编语言和高级语言。汇编语言的实质和机器语言是相同的,都是直接对硬件操作,只不过指令采用了英文缩写的标识符,更容易识别和记忆。用汇编语言所能完成的操作不是一般高级语言所能实现的,而且源程序经汇编生成的可执行文件不仅比较小,而且执行速度很快。高级语言是目前绝大多数编程者的选择。和汇编语言相比,它不但将许多相关的机器指令合成为单条指令,并且去掉了与具体操作有关但与完成工作无关的细节,例如使用堆栈、寄存器等,这样就大大简化了程序中的指令。同时,由于省略了很多细节,编程者也就不需要有太多的专业知识。高级语言主要是相对于汇编语言而言,它并不是特指某一种具体的语言,而是包括了很多编程语言,如目前流行的vb、vc、foxpro、delphi等,这些语言的语法、命令格式都各不相同。

用科学的逻辑思维方法认识事物才会清楚的了解其过去、现在和未来,计算机语言的发展同样遵循着科学技术发展的一般规律,以自然辩证法的观点来分析计算机语言,有助于我们更加深入地认识计算机语言发展的历史、现状和趋势,有了自然辩证法这把开启科学认识大门的钥匙,我们将回首过去、把握现在、放眼未来,正确地选择计算机语言发展的方向,更好的学习、利用和发展计算机语言。

今天,方法学的研究已经获得了不少成果,除了结构程序设计方法日趋完善推广外,模块程序化,递归程序设计和逐步求精方法等均成为当前程序设计中十分有效的方法。抽象数据的代数规范和程序的形式推导技术目前还在发展中,特别是程序变换技术和自动化方面虽然还很不成熟,但已取得了可喜的进展。

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