ЯП с общей РП реализационно равнозначны, они сравнимы по тру- доемкости реализации СП.

Поддержка ПП при определении ЯП и реализации СП выражается в реа- лизации средств организации вычислений, механизмов обработки парамет- ров и использования СД и их размещения в памяти, методов контроля за вы- числениями и управления ходом вычислений. Успех применения ПП зависит от того, в какой мере используемые ЯСП поддерживают выбранную пара- дигму.

Лексически близкие и синтаксически подобные ЯП могут иметь суще- ственные различия на уровне семантики и реализационной прагматики.

Диалекты ЯП часто бывают реализационно равнозначны, возможно се- мантически эквиваленты и равномощны, но различимы по эксплуатационной прагматике, лексике и синтаксису:

– учебные концентры для ознакомления с основными идеями;

– практичные подъязыки для программирования решений типовых задач;

– проблемно-ориентированные вариации для расширения сферы приме- нения;

– полные языки для исследования и выбора улучшений.

 

 

Таблица 10

Список понятий ЯП, различаемых операционной семантикой, определяемыми для сравнения ПП

Понятие	Пояснение
Атом/Скаляр/Литерал	Атомы и скаляры могут быть разных категорий или типов, различаемых динамически или декларативно
Структура данных	Возможны ограничения на характер элементов струк- туры, их число и динамику их изменений
Переменная	Может быть инициирована до вычислений, ограни- чена предписанным типом данных, заданным статиче- ски или выводимым по программе
Значение	Разные типы значений связаны с различными опера- циями их обработки и синтаксическими позициями в тексте программы, допускающими или требующими их вхождение
Выражение	Форма, результат которой может быть вычислен и ис- пользован как параметр в других формах
Действие/Операция	Встроенная команда или подпрограмма, рассматри- ваемая как элементарная база при организации вычис- лений
Условие/Логика	Концепция истинностных значений может требовать как специального типа данных, так и рассматриваться как нагрузка обычных значений (0, NIL)
Функция10	Возможно параметризованный фрагмент программы, представляющий укрупненную единицу, используе- мую наравне с операциями при организации вычисле- ний
Аргумент	Фактический параметр используемой функции
Вызов функции	Форма, используемая для исполнения функции при за- данных параметрах
Определение функции	Форма, представляющая фрагмент программы, пред- назначенный для использования в качестве функции
Идентификатор/Имя	Уникальная форма, создаваемая как синоним много- кратно используемого элемента данных

При неформальной характеристике стиля программирования отмечаются различия в акцентах при ответе на следующие вопросы:

1. В чем заключается основной метод обработки программы при отладке?

2. Что показывает результативную активность программы?

 

10 Операторы управления, процедуры, макросы и т. п. рассматриваются как отдельные категории функций – укрупнение действий.

 

 

3. Когда принимается решение о продолжении незавершенных вычисле- ний?

4. В каких пределах планируется функционирование участков повторяе- мости?

5. Каким способом гарантирована корректность сложной информацион- ной обработки?

 

Варианты ответов:

1. Основные методы обработки программы при отладке:

– интерпретация текста программы, приводящая к результату ее выпол- нения;

– интерпретация структуры программы, приводящая к результату ее вы- полнения;

– компиляция текста программы, приводящая к коду программы, выпол- нение которого дает результат;

– сборка кода программы из готовых типовых компонентов;

– редактирование заранее подготовленных шаблонов;

– генерация кода по верифицированной спецификации цели программы.

2. Результативную активность программы показывает:

– изменение состояния отдельных элементов памяти;

– вычисление значения выражения;

– протокол обмена данными между программой и пользователем;

– изображение хода вычислений в виде диаграммы.

3. Решение о продолжении незавершенных вычислений принимается на основе:

– наблюдения за обработкой прерываний;

– получения диагностических сообщений;

– анализа результатов повторного прогона программы;

– подготовки обработчиков прерываний.

4. Функционирование участков повторяемости планируется:

– пока имеется свободная память;

– когда задано максимальное число повторений тела цикла или функции;

– если известна временная граница для выполнения любой команды, включая вызов процедуры.

5. Корректность сложной информационной обработки гарантируют сле- дующие механизмы:

– статическая проверка соответствия типа данных переменных и опера- ций;

– защитные условия и инварианты циклов;

– динамический контроль типов значений и допустимости операций;

– верификация программ на моделях;

 

 

– конструирование программ, корректных по построению.

6. Описание концептуального ЯП или ядра СП, приспособленное для его сравнения с другими языками и системами, содержит следующие части:

– список общих понятий показывает уровень сопоставимости сравнивае- мых ЯП;

– АС позволяет оценить глубину проработки используемых понятий;

– АМ показывает масштаб переносимости СП;

– РП дает оценку трудоемкости реализации СП;

– схема интерпретации или компиляции ЯП дает показатель организован- ности процесса вычислений;

– примеры программ решения типовых задач для иллюстрации концеп- ции ЯП позволяют продемонстрировать парадигмальные вариации в реше- нии типовых задач.

Кроме того, эксплуатационная прагматика представляет экспертную оценку требований к условиям применения ЯСП и критериев успешности ре- зультата программирования, что дает основания для рекомендаций по вы- бору ЯП, поддерживающего требуемую ПП.

 

Выводы:

1. Кроме выбора между интерпретацией и компиляцией, РП диктует вы- бор схемы размещения данных, методов оперирования ими и взаимодействия программ с ОС и аппаратурой.

2. РП определяет фактический алфавит входного языка СП, ограничения на размеры лексем и форматы данных для диагностики.

3. РП влияет на выбор моментов времени выполнения действий, воз- можно независимо от представления логики в программе.

 

 

 

ЛЕКЦИЯ 3. ЯЗЫКИ НИЗКОГО УРОВНЯ

Методика парадигматической характеристики ЯП иллюстрируется на ма- териале языков низкого уровня (ЯНУ). Программирование или кодирование на ЯНУ ассоциируется с одноуровневыми структурами данных, обусловлен- ными архитектурой и оборудованием¹¹. При хранении данных и программ используется общая глобальная память с произвольным доступом. В прин- ципе достижима предельная эффективность программ, но их отладка ослож- нена сочетанием «низкий старт – высокий финиш». Иными словами, легко достичь успеха в первых упражнениях, но трудно создать программный про- дукт и обеспечить его квалифицированное сопровождение. Для ЯНУ харак- терна однозначность соответствия между программой и процессом, порож- даемым при ее реализации. Поэтому анализ операционной семантики ЯНУ можно выполнить на уровне абстрактной машины (АМ), вполне определяю- щей свойства программ и процессов, подготовленных с помощью ЯНУ. Как правило, при определении абстрактной машины ЯНУ достаточно трех реги- стров, назначение которых соответствует реализации понятий «результат»,

«программа», «память» или «результат», «контекст», «программа».

Традиционно к ЯНУ относят машинно-зависимые языки ассемблера, макропроцессоры, компьютерные языки разметки и переписывания, ма- шинно-ориентированные языки программирования, языки управления про- цессами и базами данных. Для таких ЯНУ характерно, что все действия  в программе выражены явно. Программа – произвольная смесь команд, со- седство которых практически не ограничивается. Доступны любые фраг- менты данных и программ. Предопределены все базовые средства по пред- ставлению значений и структур данных в памяти и схема управления их об- работкой, что позволяет четко относить ЯНУ к конкретной парадигме.

Представляют интерес и другие подходы к машинно-ориентированному эффективному программированию. Язык Forth – пример организации вычис- лений над стеком. Его можно рассматривать как язык-ядро с возможностью практически неограниченного проблемно-ориентированного расширения.

Операционная семантика ЯНУ обычно содержит целочисленную ариф- метику, ограниченную разрядностью адресов или машинных слов, исполь- зует работу с общими, глобальными идентификаторами, поддерживает по- следовательное управление вычислениями и осуществляет организацию структур данных по принципу соседства элементов, расположенных в па- мяти (вектора, строки, стеки, очереди, файлы). Можно рассчитывать, что так определена базовая часть учебного уровня любого ЯП. Другие вспомогатель- ные семантики языков ассемблера, макропроцессора, вычислений над стеком

 

 

и управления процессами машинно-зависимых и машинно-независимых ма- шинно-ориентированных ЯП могут рассматриваться как расширения такой базовой части. Кратко рассмотрены языки управления базами данных, ра- боты с сайтами и ряд других средств создания распределенных систем.