Алгоритмдер және оның қасиеттері

 

       Санақ   жүйелері                                         Коды

        Екілік                                                  010001111

        Сегіздік                                              107

        Он  алтылық                                      47

  

     Келтірілген мысалдан көрініп тұрғандай команда он  алтылық санақ жүйесінде ең ықшамды түрде жазылған.

    Машина кодтарын пайдаланып  программалау үшін  қарапайым  жағдайда қағаз, қалам және  информацияны  тасымалдаушыға машина  кодындағы программаны жазуға   арналған перфоратор болса жеткілікті. Командалардың он  алтылық кодтары пернетақтадан компьютердің жадына ендіріледі, монитор программаны түзету процесін  басқарады, ал экран командалардың коды мен деректерді   он алтылық кодта бейнелеп көрсетеді. Машина кодын пайдаланып программалауда еңбек өнімділігін артыру үшін командалардың мнемоникасын және коды берілген  анықтамалық кестелерді пайдалануға болады.

    Бірақ қазіргі кезде  машина тілінде программалау  тек қысқа  программаларға  шамалы өзгерістер өндіру қажет  болған  жағдайларда ғана қолданылады, өйткені бұл программа  жасаушылар кездесетін мынадай қиыншылықтарға байланысты:

• процессор командаларының көптеген кодтарын есте сақтауға тура келеді;
• жадтың абсолюттік адрестері, әсіресе шартты өтулердің  саны көп, сондықтан ұзын программалар жасауда қадағалау өте қиын;
• жазылған программаны қайта жетілдіріп, өзгертіп жасау өте күрделі жұмыс болады;
• машина кодтарында жазылған программалар өте қиын оқылады;
• тек қана сандардан тұратын программаны жасау программана жасаушыны жалықтырып жібереді және программаларда қателіктердің келуіне алып келеді.

    Осылауша машина тілі  цифрлар тілі бола отырып, программа жасаушы адамнан программаны жазуға және оны жөндеуге көп уақыт жұмсауды талап етендіктен, программалау үшін жарамдылығы шамалы болады.

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ассемблер  және  макроассемблер  тілдері

 

    Ассамблер таңбалар (символдар)тілі  бола отырып,белгілі  бір дәрежеде машина тілінде программа жасаудағы  кемшіліктерді жоюға мүмкіндік береді.

    Ассамблер тілінде программаның  барлық элементтері  таңбалармен  берілетіндігі оның басты артықшылығы  болып  табылады.Басқаша айтқанда  ассамблер тілінің машина  командаларының цифрлық кодтарын әріптермен немесе әріп-цифрлармен таңбалауға және деректердің таңбалық аттарын  пайдалануға мүмкіндік беретіндігі оның машина тілінен  айырмашылығы болып табылады. Ассамблер тілінің  командаларын машина тіліне аударғанда машина командасын  білдіретін әрбір оператор осы команданың цифрлық  кодтарымен алмастырылады. Командалардың таңбалық  аттарын олардың екілік кодтарына түрлендіру жұмысы  программа жасаушы адамды өте қиын әрі күрделі машақаты  көп жұмыстан босататын және бұл жағдайда құтиылоуға  болмайтын қателіктерден құтқаратын арнайы программа-ассамблерге жүктеледі.

    Ассамблер тілінде программалауда  пайдаланылатын  таңбалық аттар  программаның семантикасын, ал команданың  қысқартылып берілген атаулары  оның негізгі функциясын  білдіреді.Мысалы, ADD-қосу, SUB-азайту, PARAM-параметр т.с.с.Мұндай аттарды программа жасаушылар оңай есінде  сақтайтын болады.

    Ассамблер тілінде программа  жасау үшін машина тілінде   программа жасағандағыдан көп  күрделі құралдар қажет  болады:

• сыртқы құрылғылармен жабдықталған дербес компьютер;
• процессордың түріне қарай резиденттік немесе жүйелік  программалар.

    Машина тіліне қарағанда  ассамблер тілі едәуір күрделі,  программаларды ұтымды жазуға  және жөндеуге мүмкіндік береді.

    Ассамблер тілі машинаға бағдарланған тіл, яғни  процессордың әрбір командасына таңбалық ат  меншіктейтіндіктен машина тіліне және процессордың  құрылысына тәуелді тіл болып табылады.

    Программа жасауда ассамблер  тілі машина тіліне қарағанда   программа жасаушылардың еңбек өнімділігін арттыруға  сонымен бірге процессордың программалық және аппараттық  ресурстарын толық пайдалануға мүмкіндік береді.

    Бұл біліктілігі жоғары  программалаушыларға жоғары  деңгейлі  тілдермен жасалған программамен  салыс–тырғанда  компьютердің жадында аз орын алатын жылдам жұмыс  істейтін программалар жасауға мүмкіндік береді.

    Ассамблер тілінің осындай  артықшылықтарына байланысты  ендіру-шығару  құрылғыларын басқарушы программалар  неше  түрлі жоғары деңгейлі  тілдердің көптігіне қарамай ассамблер  тілінде жазылады.

    Ассамблер тілінің көмегімен  программа жасаушы адам  мынадай  параметрлерді бере алады:

• процессордың машина тілінің әрбір командасының  таңбалық атын;
• ассамблер тілінде жазылған программалық қатардың  стандартты пішімін;
• командалардың нұсқаларын және адрестеудің тәсілдерін  қалай көрсету керектігі туралы пішімді;
• таңбалық тұрақтыларды және бүтін сандық тұрақтыларды  әртүрлі санақ жүйелерінде көрсету үлгілерін;
• программалауды ассамблерлеу (транслациялау) процесін басқарушы пседокомандаларды.

    Ассамблер тілі кез  келген компьютерге түсінікті,өйткені   басқа барлық тілдерге қарағанда  машина тіліне ең жақын тіл   ол ассамблер тілі. Бұл тіл  копьютнрмен жақынырақ танысуға  мүмкіндік береді. Сондықтан да  ассамблерді оқу дегеніміз  процессордың өзін оқып үйрену деген сөз. Ассемблер тілінде жазылған программа кез келген басқа тілдерде жазылған  программаларға қарағанда өте тез орындалады. Мысалы, ассемблер тілінде жазылған программа дәл осы программаға баламалы СИ немесе Паскаль тілдерінде жазылған  программалардан екі-үш есе, ал BASIC тілінде жазылған  программалардан он бес және онда да көп есе тез  орындалады.

    Ассемблер тіліндегі  программалар басқа тілдерде  жазылған  программаларға қарағанда  өлшемі жағынан шағын болады, сондықтан компьютердің жадын үнемдеуге мүмкіндік береді.

    Ассемблер тіліндегі  программалар компьютердің барлық  мүмкіндіктерін толық  ұтымды  пайдалануға сізге жол ашады.

    Ассемблер тілін әрқайсысы  машина командаларының бір   тобына баламалы макрокомандалармен толықтыру жүйе  қолданылады. Мұндай тіл макроассемблер тілі деп аталады. Макрокомандаларды пайдалану ірі құрылыс блоктарының  программалар құруға мүмкіндік береді және ассемблер тілін  жоғары деңгейлі тілдерге жақындатады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Трансляторлар

 

    Жоғары деңгейлі тілдер  көптеген алгоритмдерді үйреншікті  математикалық амалдардың жазылуына  жақын ыңғайлы түрде  жазып  түсіндіруге мүмкіндік береді. Бұл  тілдерді пайдалану  программалаудағы  кездесетін қиындықтарды азайтады.

    Жоғары деңгейлі тілдерді программа жасауда пайдалану  60-шы жылдары басталды. Содан бері бүгінгі күнде дейін  белгілі есептерді шешуге арналған әмбебап, сандай-ақ  бағдарланған көптеген әртүрлі тілдер жасалып пайдаланылып  келеді.

    Әрбр программалау тілінің  өзінің аты бар.Көптеген  программалау тілінің аты олар алғаш жасалғаннан бастап  тіркелген.Содан бері программалау тілдерінде қолданылатын  ережелер өзгергенімен тілдер аты сол бұрынғы күйінде  өзгеріссіз қалуда.

    Қазіргі кезде жоғары  деңгейлі программалау тілдері былай бөлінеді:

• процедуралы (көптеген классикалық программалау  тілдері, мысалы, FORTAN, PASCAL, BASIC, C);
• логикалық  (ЛИСПЫ, ПРОЛОГ т.б.);
• объектік-бағдарланған (С⁺⁺, Java т.б.).

    Қысқа программаларды  жасауда процедуралық  программалау  тілдерін пайдалану ыңғайлы; логикалық  программалау тілдерін алгоритмдерді теориялық зерттеуде  жасанді интеллекті оқытып үйрену жұмыстарында деректер  базасымен жасалатын операцияларда өндіріс объектілерін және әскери бөлімдерді басқару жүйелерін басқаруда, ал  объектік-бағдарланған программалау тілдерін бәрінен де  үлкен және күрделі программаларды (Мысалы, компьютерлік  ойындарда), жасақтауда пайдаланған жөн.

    Әртүрлі программалау  тілдерінің арасында айтарлықтай   елеулі айырмашылықтардың болуына  қарамастан олардың барлығында негізгі операцияларды жүзеге асырудың ұқсас құралдары бар. Бұдан басқа әртүрлі программалау тілдерін  пайдаланғанда жұмыс істеу қиындығының түрліше болатындағына қарамастан кез келген программаны жасауда кез келген типтегі программалау тілін пайдалануға болады.

    Бұл тілдердің әрқайсысына  тоқталмай-ақ, осы тілдерді  машина  тіліне аударушы трансляторлардың  жұмысына  тоқталайық. Машина тілінен  өзгеше программалау тілінде   құрылған программа компьютерде  орындалу үшін жарамды  түрде,  яғни машина тіліне түрлендіруі тиіс. Мұндай түрлендіру  трансляциялау деп аталады. 

    Ассемблердің ендірілетін  тілі мнемокод, макроассемблер-макротіл, ал компилятордікі-поцедуралы бағдарланған  тілдер  боып табылады. Осыған  байланысты ендірілетін тілдерді  транцлятордың түрлеріне қарай ассемблер тілі, макроассемблер тілі деп аталады т.с.с.

    Транслятор арқылы өңделіп  алынған программа тікелей   компьютерде орындалады немесе  оны басқа транцлятордың  өңдеуіне  тура келеді. Трансляциялау мен  программаның  орындалуы уақыт жағынан бөлінген болады. Интерпретатордан басқа трансляторларда алдымен барлық  программа трансляцияланады содан кейін орындалады. Осы  режімде жұмыс істейтін трансляторлар компиляциялаушы  типті трансляторлар деп аталады. Егер мұндай  транслятордың ендірілетін тілі процедуралы-бағдарланған тіл  болса, онда транслятор компилятор деп аталады.

    Трансляциялау кезеңімен  орындау кезеңдері уақыт  бойынша  ығысып ауысып келіп отыратын  транслятор  интерпретатор деп аталады.

    Машина тілінде немесе  жүктелуші тілде ұсынылған  программа транслятор жұмысының нәтижесі болып табылады.

    Транслятордың жұмысын  төрт кезеңге бөлуге болады:

• лексикалық талдау. Мұның негізгі атқаратын қызыметі  программаның бастапқы мәтінін одан әрі қарай өңдеу үшін ең ықшамды және ыңғайлы етіп ұсыну. Осылауша  алынған мәтін транслятордың синтаксистік талдаушы деп  аталатын келесі бөліміне бастапқы деректер ретінде  беріледі;
• синтаксистік талдау. Бұл кезңде бастапқы мәтінді  синтаксистік талқылау жүргізіледі, яғни сөйлемдердің  типтерін тану және программаның құрылымын айқындау, сонымен бірге синтаксистік қателіктерді айқындаушы  синтаксистік бақылау;
• объктік программаны жасау. Бұл кезеңде шын тілдің  баламалы сөйлемдерінің мәні зерттеліп, симантикалық  талдау  жасалады;
• объктік программаны безендіру және беру. Бұл транслятор жұмысының соңғы қорытынды кезеңі. Объктік программаны кітапханаға жазуға, баспаға шығаруға  болады. Пайдаланушының нұсқауы бойынша транслятор  ендіретін қосымша информацияның белгілі бір бөлігі ғана  баспаға беріледі.

    Шығарылатын есептің  сипатына және пайдаланушылардың   категориясына байланысты трансляторларға  әртүрлі талаптар  қойылады. Мысалы, берілген программалау тілін  игергісі  келетін жаңадан бастаушыларға  транслятордың ең маңызды   сипаттамасы диагностикалық хабарларының толық әрі қарапайым болуы болып табылады. Егер компьютерде  сплыстырмалы түрде алғанда көп уақыт есептеуді қажет  етпейтін көптеген майда есептер шығарылатын болса, онда  сол есептерді шығару үшін алынған программаның сапасына айтарлықтай мән берілмейді. Транслятордың жұмыс істеу жылдамдығы үлкен рол атқарады. Ұзақ есептелетін күрлелі  есептер үшін талап етілетін машиналық уақытты және  программаның орындалуы үшін қажетті жадтың көлемін  ескере отырып транслятордың жасаған программаның  ұтымдылығы ең маңызды рол атқарады. Мұндай ұтымды  программалар алу трансляциялау алгоритмдерін  күрделендіре түсуді талап етеді, ол трансляторды  күрделендіре түсуге және оның жұмыс істеу уақытын  арттыруға алып келеді. Осыған байланысты программалау  жүйесінің өзінде тіптен бір программалау тілі үшін де бірнеше  әртүрлі трансляторлар қарастырылады, ал пайдаланушы  өзіне ең керекті трансяторларды таңдап  алады.

  

 

 

 

 

 

 

 Трансляциялаудың жалпы схемасы  мына төмендегі суретте  көрсетілген.

 

 

Ендірілетін - - - -                                     - - - - -  Төмендегі немесе

    тіл                                                                      жоғары деңгейлі

                                                                               тілдегі программа

 

                                                  

                                                 - - - - - - - - -  Алғашқы модульді 

                                                            түрлендіру

 

Шығарылатын   --                                             - - -   Машина тіліндегі

        тіл.                                                                     немесе төменгі                                                                                                  

                                                                               деңгейлі тілдегі

                                                                          программа.

 

 

     Сонымен бастапқы  модульді машина тілдегі немесе  төменгі  деңгейлі тілдегі объектік программаға түрлендіретін  программаны трансляциялау деп атайды.

    Ендірілетін тілге, трансляциялау  кезеңдерінің өту ретіне  және  программа операторларының орындалуына  байланысты  транслятордың мынадай  түрлері болады: 

5. ассамблер;
6. компилятор;
7. интерпретатор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ассемблер

   

    Ассамблер–бұл төменгі  деңгейлі тілдің трансляторы,  оның  жұмысы мына төменгі схемада  бейнеленген.

                                 - - - - -  Ассамблер немесе                                  

                                              макроассамблер

                                              тіліндегі программа