Programski jezici I

1. Programski jezici I Uvod Miloš Stojanović

2. Definicija programskih jezika • PJ nastaju sa razvojem računara, iz potrebe da se pojednostavi pisanje programa za njih • Zato kažemo da su PJ sredstvo komunikacije između ljudi i računara • Def: Veštački jezik za izradu programa, sastavljen od simbola koje računar može da prevede u direktne radnje.

3. Mašinski jezici • Prvi programi pisani su na mašinskom jeziku (binarni kod) • Naredbe i podaci se predstavljaju binarno, nizovima jedinica i nula • Primer: 0001 1101 1000 0000 0000 0000 1111 1111 0001 1100 0000 0000

4. Mašinski jezici 0000 0000 1111 1100 0001 1110 0000 0000 0000 0000 0111 0010 • U okviru mašinske naredbe svaka binarna cifra na određenom mestu ima unapred definisano značenje i odgovara upravljačkom signalu kojim se inicira određena aktivnost procesora • Sprega između mašinskog koda i procesora je direktna i neposredna

5. Mašinski jezici • Programiranje u mašinskom kodu zahteva detaljno poznavanje strukture procesora i potpunu kontrolu nad smeštanjem koda programa i podataka u operativnoj memoriji računara • Sve to postaje previše komplikovano, tako da je u praksi neprimenjljivo

6. Mašinski jezici • U cilju pojednostavljivanja upotrebe računara, počinju da se razvijaju simbolički jezici, slični jezicima kojima komuniciraju ljudi

7. Klasifikacija PJ po stepenu zavisnosti od računara • Po stepenu zavisnosti od računara razlikuju se mašinski zavisni i mašinski nezavisni PJ • U mašinski zavisne jezike svrstavaju se jezici koji su u direktnoj zavisnosti sa procesorom na kome se program izvršava • To su mašinski jezik i asemblerski i makro asemblerski jezici • Oni čine grupu jezika niskog nivoa

8. Klasifikacija PJ po stepenu zavisnosti od računara • Grupu maš. nezavisnih jezika cine PJ visokog nivoa ili proceduri orjentisani PJ i PJ veoma visokog nivoa ili problemu orjentisani PJ (aplikativni)

9. Klasifikacija PJ po stepenu zavisnosti od računara

10. Razvoj PJ • Prvi korak ka pojednostavljivanju maš. jezika napravljen je korišćenjem heksadecimalnog koda za skraćeno zapisivanje binarnih nizova • Time se dobija samo to da su zapisi binarnih nizova četiri puta kraći, tj. ne dobija se na razumljivosti koda za ljude • Za konverziju hex. koda u binarni dovoljan je samo konvertor koda koji se lako realizuje kao prekidačka mreža • Napr: bin naredba 0000 1111 1010 0011 bi u hex kodu bila zapisana kao 0FA3

11. Razvoj PJ • Sledeći korak u razvoju PJ su asemblerski jezici • Asemblerske naredbe su u suštini skraćeno zapisane mašinske naredbe • Umesto binarnih nizova koriste se simbolička imena za predstavljanje pojedinih delova naredbi • Simbolička imena se koriste i umesto apsolutnih adresa naredbi i podataka

12. Razvoj PJ • Primer: LD $R1, <A ADD $R1, <B STO $R1, <C A DS 5 B DS 7 C DS

13. Razvoj PJ • Prvomnaredbombroj 5 koji je smešten u mem. lokaciju koja je u programu simbolički označena sa A se prenosi u registar procesora R1 • Drugom naredbom se sadržaj registra R1 sabira sa sadržajem memorijske lokacije imenovane sa B (broj 7). Rezultat sabiranja ostaje u registru R1 procesora.

14. Razvoj PJ • Trećom naredbom se zbir iz registra R1 prenosi u mem. lokaciju imenovanu sa C koja je rezervisana za smeštanje rezultata • Mašinski kod iz prethodnog primera je ekvivalentan ovom asemblerskom kodu i u njemu se umesto simboličkih kodova operacije i simboličkih adresa mem. lokacija i registara koriste binarni kodovi i apsolutne adrese

15. Razvoj PJ • Za prevođenje asemblerskih jezika u mašinske koriste se programski moduli koji se nazivaju asembleri po čemu su i asemblerski jezici dobili naziv kod na asemblerskom jeziku mašinski kod programa asembler računar rezultati podaci

16. Razvoj PJ • Kod naprednijih asemblerskih jezika postoji mogućnost za definisanje makro naredbi, koje predstavljaju sekvence više asemblerskih naredbi • Jednom definisane makro naredbe mogu se višestruko koristiti u programu u kome su definisane • PJ sa ovom mogućnošću se nazivaju makroasemblerski jezici

17. Razvoj PJ kod na makro asemblerskom jeziku makroprocesor kod na asemblerskom jeziku mašinski kod programa asembler računar rezultati podaci

18. Razvoj PJ • Sledeći korak u razvoju PJ su višiPJ kod kojih se program definiše prema proceduri opisanoj algoritmom i u okviru kojih obično postoje koncepti za predstavljanje standardnih algoritamskih koraka • To su algoritamski ili proceduralni jezici • Pojavili su se krajem pedesetih i početkom seždesetih godina dvadesetog veka

19. Razvoj PJ • Njihov razvoj traje do danas, ma da su osnovni koncepti ostali isti • Program se piše kao sekvenca naredbi sa unapred definisanom sintaksom, sastavljenih od reči engleskog jezika, a prevodi se u asemblerski odnosno mašinski kod pomoću programskih prevodilaca (kompajlera)

20. Kompilatori i interpretatori • Za prevođenje sa viših PJ u mašinski kod se koriste kompilatori i interpretatori • Kompilatori prevode kod u celini i formiraju izvršnu datoteku sa mašinskim kodom programa, koji se zatim smešta u memoriju računara i izvršava • Kod interpretatora faza prevođenja se prepliće sa fazom izvršenja

21. Kompilatori i interpretatori

22. Kompilatori i interpretatori • U fazileksičkeanalize, leksičkianalizator (lekser) čitaizvorni program karakterpokarakter, i u njemupokušavadaidentifikujeleksičkejedinice (lekseme) odkojih je sačinjenizvornijezik. Lekseme se grupišu u apstraktneklase, tokene, kaoštosu: celibrojevi, realnibrojevi, nizovikaraktera, rezervisanereči, identifikatoriislično. Ovitokeni se zatimproslećujusintaksičkomanalizatoru.

23. Kompilatori i interpretatori • Zadataksintaksičkeanalize je da se utvrdidali je program u skladusagramatičkimpravilimaprogramskogjezika u kome je pisan. U fazisintaksičkeanalize se odnizatokenakoje je prosledioleksičkianalizatorgenerišestablosintaksneanalize, kojepredstavljaapstraktnupredstavustruktureprograma.

24. Kompilatori i interpretatori • Interpretatori prevode naredbu za naredbom i čim se dobije celina koja može da se izvrši ona se izvršava • Postoji i hibridni sistem koji kombinuje prethodna dva pristupa, tj prvo se vrši prevođenje programa do nivoa nekog međukoda, zatim se naredba po naredba interpretira (JAVA)

25. Kompilatori i interpretatori

26. Kompilatori i interpretatori • Svi nabrojani pristupi imaju svoje prednosti • Komandni jezici i jezici koji se koriste za interaktivnu komunikaciju sa računarom se obično realizuju kao interpretatorski • Za pisanje programa koji treba da se izražavaju u realnom vremenu koriste se kompilatorski jezici (PASAL, C, C++, ...)

27. Kompilatori i interpretatori • U mrežnim okruženjima gde je od značaja da se programi pisani na jednoj mašini mogu izvršavati na različitim mašimama u mreži koristi se hibridni sistem prevođenja • Tipiačan pretstavnik PJ-a koji koristi ovu tehniku je JAVA. • Prevođenje JAVA programa se vrši u dva koraka:

28. Kompilatori i interpretatori • U prvom koraku izvorni (source) kod se pomoću kompilatora prevodi u međukod (bytecode) koji je nezavisan od mašine na kojoj će se program izvršavati • U drugoja fazi se ovaj međukod interpretira pomoću java interpretatora (java virtual machine). Naredba po naredba se prevodi na mašinski jezik i odmah izvršava

29. Kompilatori i interpretatori • Time je omogućena nezavisnost od hardvera na kome sa java program izvršava, uz ograničenje da na tom hardveru postoji java virtual macine

30. Loaderi • Nakonprocesakompilacijeprogramapotrebno je program smestiti u operativnumemorijuračunara (rezervisati adresni prostor potreban za njegovo izvršenje) • smeštanje programa u OM obavlja program "punilac" - loader koji može biti zasebna celina, ma da je uglavnom integrisan u "povezivač"- linker

31. Linkeri • Zadatak linkera je da kodudodabibliotečkikod(bibliotečke funkcije) ikodzapočetnopovezivanjesaoperativnimsistemom • linker i loader su uglavnom integrisani u jednu celinu, koja ide uz kompajler • Operacije kompajliranja, povezivanja, smeštanja programa u OM su "prikrivene" od aplikativnog programera i on o njima ne mora voditi računa, tj njegov posao je "samo" da unese ispravan izvorni kod programa