Различают, вообще говоря, нестрого, естественные языки, на которых говорят и пишут люди в повседневной жизни, и искусственные языки, создаваемые для некоторых частных целей.

Искусственные языки, предназначенные для записи программ, называются языками программирования. Каждая ЭВМ имеет свой собственный язык программирования – язык команд или машинный язык и может исполнять программы, написанные только на этом языке. В машинном языке каждой команде соответствует определенная операция, которую может выполнять машина. Однако на машинном языке программировать трудно из-за чрезмерной детализации программы. Поэтому уже на ЭВМ первого и второго поколения для повышения производительности труда программистов начали применять языки программирования, не совпадающие с машинными языками. На ЭВМ третьего поколения машинный язык практически не применяется для программирования задач, за ним сохранилась лишь роль внутреннего языка ЭВМ.

В настоящее время насчитывается несколько сотен различных языков программирования, которые классифицируются по разным признакам. Наиболее общей является классификация по степени зависимости языка от ЭВМ. По этому признаку языки делятся на две большие группы:

· Машинно-зависимые языки,

· Машинно-независимые языки.

Машинно-зависимые языки, в свою очередь, делят на машинные и машинно-ориентированные.

Машинно-ориентированные языки иногда называют автокодами. Различают два уровня машинно-ориентированных языков. К первому уровню относятся языки символьного кодирования, иначе называемые мнемокодами, а ко второму – макроязыки.

Мнемокод отличается от машинного языка соответствующей ЭВМ заменой цифровых кодов операций буквенными (мнемоническими), а цифровых адресов операндов – буквенными или буквенно-цифровыми. При переводе на язык ЭВМ каждая команда мнемокода заменяется соответствующей командой машинного языка (<< один в один >>).

Применение мнемокода позволяет автоматизировать работу программиста по распределению памяти, точнее, по присваиванию истинных адресов. Это особенно полезно при программировании для машин с переменным форматом команд. Кроме того, мнемокод существенно облегчает работу по составлению больших программ, когда отдельные сегменты (модули) программы составляются разными программистами и объединяются в единую программу на этапе загрузки.

Язык второго уровня – макроязык – наряду с символическими аналогами машинных команд, из которых состоит мнемокод, допускает также использование макрокоманд, не имеющих прямых аналогов в машинном языке. При трансляции каждая макрокоманда заменяется группой команд машинного языка (<< один в несколько >>). Применение макрокоманд сокращает программу, повышает производительность программиста. Программист, использующий машинно-ориентированный язык должен быть хорошо знакомым с особенностями устройства машины, для которой составляется программа.

Машинно-независимые языки также делятся на две группы по степени детализации программы. К первой группе относятся процедурно-ориентированнные языки, а ко второй проблемно-ориентированные.

Процедурно-ориентированные языки предназначены для описания алгоритмов (процедур) решения задач, поэтому их также называют алгоритмическими, хотя понятие алгоритмического языка не совпадает с понятием языка программирования. Если запись на алгоритмическом языке непосредственна, пригодна для ввода в ЭВМ и преобразования в готовую рабочую программу, то такой язык является одновременно языком программирования. Некоторые алгоритмические языки, строго говоря, не являются языками программирования, если не добавить к ним специальных средств. В частности, алгоритмический язык Алгол-60 становится языком программирования после включения в него операторов ввода и вывода и конкретизации способов выполнения некоторых других операций управления оборудованием ЭВМ.

Программа на процедурно-ориентированном языке почти не зависит от конкретной ЭВМ, на которой будет решаться задача. Слово “почти” следует понимать в том смысле, что в большинстве случаев программы решения одной и той же задачи для разных ЭВМ отличаются лишь некоторыми непринципиальными деталями внешнего оформления, которые при переходе от ЭВМ к ЭВМ заменяются механически.

Структура процедурно-ориентированных языков ближе к естественному языку, например русскому или английскому, чем к языку ЭВМ. Поэтому перевод с процедурно-ориентированного языка на машинный язык осуществляется по принципу «несколько в несколько». Иными словами, в большинстве случаев здесь можно установить соответствие лишь между группой элементарных конструкций языка и группой команд ЭВМ, подобно тому, как при переводе с английского языка на русский язык группы слов или даже группы предложений заменяют группой слов на другом языке. Пословный перевод здесь не возможен.

К проблемно-ориентированным языкам относят так называемые непроцедурные языки, то есть такие языки, которые не требуют подробной записи алгоритма решения задачи. Пользователь должен лишь указать формулировку задачи либо назвать последовательность задач из ранее подготовленного набора, указать исходные данные и требуемую форму выдачи результатов. Эта информация используется специальной программой – генератором для генерирования рабочей программы.

По отношению к транслятору все упоминавшиеся выше языки, кроме машинных языков, являются входными. В процессе трансляции программа на входном языке переводится на некоторый внутренний язык, более удобный для дальнейшей работы транслятора, а затем последовательно происходит несколько стадий обработки. На каждой стадии транслируемая программа представляется в некотором промежуточном языке. И, наконец, после обработки транслятором получается программа на выходном языке.

1.2. Сравнительная характеристика языков.

Машинно-ориентированные языки универсальны в той же степени, в которой универсален язык машины, поскольку в них содержаться средства программирования и решения на ЭВМ любых задач, с которыми ЭВМ может справиться по своим техническим возможностям. При программировании на этих языках можно учесть особенности системы команд и устройства ЭВМ, что позволяет создавать высококачественные программы. Однако машинно-ориентированные языки довольно трудны для изучения, а программировать на них трудно.

Машинно-независимые языки эффективны лишь для определенного класса задач. Вне этого класса задач применение большинства языков высокого уровня малоэффективно и вообще непригодно. Эти языки сравнительно легко изучать. Программирование на них значительно проще, чем на машинно-ориентированных языках.

Следует отметить, что в среде языков программирования наблюдается процесс сближения языков по своим возможностям. Например, Фортран дополнился операциями над строковыми и символическими данными, всякое новшество в Си повторяется в Паскале и т.п.

2. Трансляторы

2.1. Классификация

Любую программу, которая переводит произвольный текст на некотором входном языке в текст на другом языке, называют транслятором. В частности, исходным текстом может быть входная программа. Транслятор переводит её в выходную или объектную программу.

В смысле этого определения простейшим транслятором можно считать, загрузчик, который переводит программу в условных адресах, оформленную в виде модуля загрузки, в объектную программу в абсолютных адресах. В этом случае входной язык (язык загрузчика) и объектный язык (язык ЭВМ) являются языками одного уровня. Однако чаще входной и объектный языки относятся к разным уровням. Обычно уровень входного языка выше уровня объектного языка.

По уровню входного языка трансляторы принято делить на ассемблеры, макроассемблеры, компиляторы, генераторы.

Входным языком ассемблера является мнемокод, макроассемблера - макроязык, компилятора - процедурно-ориентированный язык, а генератора - проблемно – ориентированный язык. В связи с этим входной язык называют по типу транслятора: язык ассемблера, язык макроассемблера и т.д.

Программа, полученная после обработки транслятором, либо непосредственно исполняется на ЭВМ, либо подвергается обработке другим транслятором.

2.2. Компиляторы и интерпретаторы

Обычно процессы трансляции и исполнения программы разделены во времени. Сначала вся программа транслируется, а потом исполняется. Трансляторы, работающие в таком режиме, называют трансляторами компилирующего типа. Если входным языком такого транслятора является процедурно-ориентированный язык высокого уровня, то транслятор называют компилятором.

Существуют трансляторы, в которых трансляция и исполнение совмещены во времени, их называют интерпретаторами. В состав интерпретатора входит блок анализа, распознающий операторы входного языка, набор подпрограмм, соответствующих различным операторам, и блок, управляющий всей работой интерпретатора.

По указаниям управляющего блока, блок анализа просматривает операторы входной программы, распознает их тип и определяет возможность немедленного выполнения. Информация о возможности выполнения оператора передается управляющему блоку, который вызывает соответствующую подпрограмму, исполняющие действия, предписанные оператором.

Интерпретаторы часто применяются в качестве отладочных и диалоговых трансляторов, обеспечивающих работу пользователя с машиной в диалоговом режиме с дистанционного терминала. Кроме того, интерпретаторы используют для исполнения (интерпретации) на ЭВМ программ, составленных для другой ЭВМ, а иногда в качестве последнего блока транслятора компилирующего типа. В последнем случае транслятор состоит из двух частей: первой – компилятора, переводящего программу на промежуточный язык, являющимся входным языком интерпретатора; второй – интерпретатора, исполняющего программу на промежуточном языке.

В такой схеме компилятор можно сделать очень простым. Интерпретатор несколько проще компилятора, поскольку немедленное выполнение распознанных операторов входного языка делает ненужным действия, связанные с компоновкой объектной программы, оформлением её в единый модуль загрузки или в виде нескольких модулей, если она велика.