تحقیق طراحی و پیاده سازی

هر چه قابلیت ابزار را بشناسیم ابزار شناسی بهتر می شود .

الگو ریتم های بهینه تر می شود .

قدرت انتخاب زبانها بالا تر می رود .

یادگیری زبانهای جدید آسان تر می شود .

برای طراحی زبان جدید می توان از قابلیتهای زبانهایی که شناختیم استفاده کنیم و نقاط ضعف را رفع کنیم . (مانند java )

Attributes of a good language :

ساختار زبان ساده و روشن و واضح (کد نویسی راحت باشد)

سنخیت با آن طبیعت مسئله.

orthognaliy (تعامل) قابلیت ترکیب دستور العمل ها و استفاده ازساختاریدر ساختارهای دیگر .

مثال :                                                                    

A=b>3;                              if (a=b)

استفاده یکassignment در ساختار if

     :Support for abstraction     .4

  data مجرد که ساخته میشود مهم نیست در کجا کار میکند و از محیط خارج مستقل است و محیط خارج هیچ دخل و تصرفی در بر نامه ندارد . به data type  یک زبان هر چه لازم است می توان اضافه کرد .

مثال : link list یک تایپ data type مجرد است .

     5. Ease of program verificatin   ( تشخیص صحت برنامه ) :

     6. programming enviroment : ( محیط مجتمع توسعه IDE  که محیط های user friendly        هستند )

    7. portability of programs : ( قابلیت حمل )

از یک دستگاه به دستگاه دیگر کار کند مانند زبان java . 

8. cost of use  : ( هزینه اجرا ، هزینه ترجمه ، هزینه تولید ، هزینه نگهداری )

cost of program execution : برنامه سریع اجرا شود و کد بهینه وقت زیادی برای اجرا از cpu  نگیرد .

cost of program translation:مدت زمانی که compile  کد تولید می کند زمان کمی باشد .

مثال : pascal سریع تر اجرا می شود و کند تر compile می شود زیرا پاسکال بهینه سازی کد انجام می دهد ، زمان بیشتری می برد ولی c  بر عکس .

cost of program creation , testing and use  : برنامه نویس سریعتر تویط زبان ، برنامه را تولید کند و تعداد برنامه نویس کمتری لازم باشد .

cost of program maintenance  : زبانی که توسعه و خوانایی بالاتری داشته باشد .

مثال : pascal  هزینه نگهداری کمتری دارد چون ، چند ماه بعد قابل فهم تر است .

زبان خوب برای دانشجو زبانی است که هزینه compile  پایین باشد .

بستگی به معیارهای زبان برنامه نویسی مناسب مشخص می شود .

Language paradiagms :

Imperative languages  :

 زبانهایی مانند : PLI  ، Pascal  ، c ، fortran

 زبانهایی که الگو ریتم ها را در غالب function  ،  procedure  می نویسیم و هر procedure  یک شرح وظیفه ای دارد که برنامه نویس کد آنرا می نویسد و مجموعه دستور العمل ها ، state  ماشین ( موقعیت cpu   و حافظه ) را تغببر می دهد .

بعد از انجام هر دستور العمل نتیجه را در جایی بریزیم و ببینیم . ( procedural  languages  )

Applicative languages :

 زبانهایی مانند ML ،  Lisp  

اساس کار  function است و زبان با کار کردن این  function به نتیجه کار می رسد.

 object- oriented programming :

محور اصلی این زبان شی ها هستند و با استفاده از این زبان می توان data type  پیچیده را از ترکیب data type  های جدیدی بدست آورد .(link list  : مجموعه ای از data type های ساده بدست آمده )

  : Rule – based languages              (شاخه ای از زبان توصیفی )

         ساختار این  rule  ها دو بخش است :

action

validtion

 languages evtiarative :

زبانهایی هستند که دانش (rule  ، fact ) داخل آن توصیف می شود و از آنها برای پاسخگویی به یک سری پرسشها استفاده می شود .

زبانهایی که دانش در خطوط برنامه مستقر است .

زبان prolog  اجازه داده می شود که دانش در قالب به صورت facts  ، rules  معرفی شود .

جلسه دوم :                                                                     

Enviroment  : محیطی که تحت آن برنامه نویسی انجام می شود و بر طراحی و پیاده سازی زبان تأثیر گذار است .

در محیط dos  ،می بینیم که زبان بر نامه نویسی هم تأثیر پذیر است به طور مثال در محیط dos ، mouse programming سخت است .

درc  و turbo pascal  مشکل است با mouse  کار کنیم باید  driver  موس را داشته باشیم و بعدا با intrupt  ها ، mouse  را کنترل کنیم . چون محیط اجازه کار با موس را راحت نمی دهد ، برنامه نویس باید با  lintrupt این کار را پیاده کند . ولی همین c و pascal  در ویندوز به علت وجود توابع و امکانات os  اجازه کار با موس به راحتی امکان پذیر می سازد.

اگر پاسکال در محیط ویندوز اجرا شود ( زبان Delphi) کار راحتتر است و با mouse  می توان کار کرد .

بنابراین محیط در feature هایی که می تواند در اختیار قرار دهد تاثیر گذار است ، مثلا در سیستمهای قدیمی که main frame بودند  batch proccessing  داشتند .

batch proccessing:

وقتی برنامه ای را برای اجرا می فرستیم در صفی قرار می گیرد تا نوبت به آن برسد . در آن وقت چند برنامه در صف قرار می گیرند و میتوانند با هم کار کنند . د ر آن وقت شروع به کار می کنند ، از زمانیکه در صف قرار می کیرند تا زمانیکه اجرا شود.userهیچ دخل و تصرفی نمی تواند به آن داشته باشد . برنامه برای اجرا فرستاده می شود و دیگر منتظر نمی ایستد که کاربر data ای را وارد کند ( توسط کی برد ) یا مثلا اطلاعاتی را روی صفحه ببینیم . بنا براین حالت interaction بین user  و برنامه وجود ندارد . چون محیط اینطور است زبانهایی که تحت این محیط طراحی و پیاده سازی می شوند ، featureهایی مثل demo کارهای mouse  و کارهایی که حالت interaction  بین user  و برنامه باشد دیده نمی شود . ( ارتباط بر قرار کردن و رد و بدل کردن اطلاعات : interaction  ) . ولی در عوض بدلیل اینکه کار با دستگاههای جانبی مثل دیسکها و tape  ها و کارتخوان و ... بیشر نیاز است ، featureهایی که بتواند با آنها کار کند بیشتر شده است .( مثل cobol  در Dosvs)  .

یعنی محیط بسیار در طراحی زبان و feature هایی که آن زبان می تواند در اختیار کاربر بگذارد موثر است .

در بعضی سیستمها ممکن است feature هایی لازم باشد که محیط نمی دهد ، زبان برنامه سازی باید آنرا شبیه سازی software simulation  کند .

برای طراحی و پیاده سازی زبان اولین کاری که باید بکنیم این است که چون می دانیم محیط روی زبان موثر است ، محیطی را که با این زبان قرار است کامپایل شود روی آن و یا محیطی که این زبان باید روی آن اجرا شود شناسایی کنیم .

پس شناسایی اینکه روی چه دستگاهی عملیات کامپایل انجام شود و برنامه روی چه دستگاهی اجرا می شود اهمیت دارد..معمولا روی همان دستگاه که برنامه کامپایل می شود روی همان اجرا می شود .

 پس باید تا حدودی معماری کار را بشناسیم که چه اتفاقاتی می افتد داخلی ترین لایه Actual Computer است که همانن سخت افزار است و به تنهایی قابل استفاده نیست و برای قابل استفاده شدن به لایه های نرم افزاری روی آن نیاز است .

شکل Virtual Computer:

AP

PL

OS

BIOS

AC

یک لایه نازک نرم افزاری به اسم Bios که روی لایه Actual comp. قرار میگیرد .  یک سری سرویسهای اولیه مربوط به ورودی و خروجی در آن قرار گرفته .

این نما سطوح Virtuality

 را نمایش میدهد.

وقتی کامپیوتر را روشن می کنیم قبل از اینکه سیستم عامل بالا بیاید Keyboard و Ram   گراقیک روشن میشوند و hard چشمک می زند ، این سرویسها مربوط به bios است.

یک لایه دیگر روی bios  قرار میگیرد به نام os . این لایه یک سری امکانات بیشتر با خودش میآورد و از لایه زیرین (bios) یک سری امکانات را می گیرد و به لایه بالایی میدهد و خودش هم یکسری امکانات اضافه میکند .همین os مجموعه ای از managerها است ، بخاطر اینکه resurceها در این لایه محدود است .

Cpu   وI/O device ها همگی resurce هستند ، منابعی که برنامه ها از آن استفاده میکنند برای اینکه هرج و مرج رخ ندهد ، نیاز به برنامه ای است که کنترل کند و مدیریت resurce ها را انجام دهد .بنابراین لازم است os یک سری سرویسها از لایه های پایین گرفته و به لایه بالایی دهد و یک سری هم خودش( برنامه ای مانند storage management  ) را اضافه کند .

لایه بالاتر  لایه programming language  یا زبانهای برنامه سازی است . این لایه ای است که ما روی آن بحث می کنیم . این لایه سرویسهای لایه زیرین را گرفته و ضمن اینکه اگر نقاط ضعفی در لایه های پایینتر وجود دارد سعی می کند آن نقاط ضعف را برطرف نماید و سرویسها را به لایه های بالاتر منتقل می کند .

لایه بالاتر ، لایه application program است که شامل برنامه هایی که می نویسیم ،است .مجموعه ای از لایه های زیرین ممکن است که مستقیما سرویسها را از لایه پایینتر نگیرد بلکه از لایه های زیرین بگیرد ( چند لایه پایینتر) .مثل اینکه در لایه application program مستقیما با یک پورت کار کند . یعنی مستقیما با یک پورت کار کند .یعنی مستقیما با لایه actual computer در ارتباط است. یا در یک application program از intrupt bios یا intropt os استفاده کنیم و یا از زبانی استفاده کنیم که خودش می داند چه کار بکند مثل توابع کتابخانه ای  sin،sqrt ، که اینجا از لایه programming lang. استفاده کردیم.

Actual comp. ای که اطرافش لایه های نرم افزاری است که سرویس دهی را بیشتر میکند تشکیل دهنده virtual comp. است .زمانیکه بخواهیم زبانی را طراحی کنیم باید بدانیم روی چه virtual comp.  ای طراحی را انجام میدهیم .فقط actual comp.  به تنهایی کفایت نمیکند"،باید بدانیم تحت چه سیستم عاملی است .اگر c++ را تحت dos روی ibm compatible پیاده سازی کنیم ، با زمانیکه تحت ویندوز پیاده سازی میکنیم متفاوت است.

محیط روی feature های زبان تاثیر میگذارد. لایه های نرم افزاری واقعی نیستند .به همین دلیل به آن virtual comp.    میگوییم و به لایه های آن virtuality levels می گوییم .

بنابراین در زمان طراحی و پیاده سازی لازم است بدانیم virtual comp. مورد نظر چیست .

ممکن است سطوح های computer  virtual مستقیما feature را در اختیار زبان برنامه نویسی قرار ندهد . در آن وقت زبان برنامه نویسی سرویس ها را باید soft ware simulation  کند .

مثال :در کامپوتر های قدیمی 80286 ، 80386 ، sx 80486 ،8086 ،actual computer  نمی توانست پردازشهای floating point را انجام دهد و زبانهایی که طراحی میشدند نمی توانستند محاسبات اعشاری را انجام دهند پس از software simulation استفاده می شد