7.9. Лингвистическое обеспечение САПР

Языки программирования. Эти языки используются для написания программ, применяются главным образом разработчиками САПР и подраз­ деляются на процедурные и непроцедурные. Процедурные языки применя­ ются для описания процессов в виде последовательности действий и проце­ дур. В частности, большинство языков программирования служит для описа­ ния вычислительных процессов и относится к процедурным языкам. Непро­ цедурные языки описывают постановку задачи и необходимые условия ее решения. К непроцедурным языкам относится язык программирования се­ мантической сети и язык таблиц решений.

Машинно-зависимые языки представлены языком ассемблера. Про­ граммирование на таком языке оперирует с терминами команд аппаратной части машины и требует знаний технических компонентов. Ассемблер - наи­ более трудоемкий язык, и из-за его низкого уровня не удается построить средства отладки, которые снизили бы эгу трудоемкость.

Как правило, система программирования, включающая язык ассембле­ ра и транслятор с этого языка на машинный код, разрабатывается и поставля­ ется изготовителем ЭВМ. Использование языка ассемблера ограничивается областью системного программирования, т.е. он применяется для програм­ мирования микропроцессоров, для разработки операционных систем, про­ грамм обмена между системным блоком и периферийными устройствами (драйверов) и т.д.

К машинно-ориентированным языкам можно отнести язык Си. Этот язык является результатом объединения достоинства ассемблеров и алгорит­ мических языков высокого уровня (таких, как Фортран). Особенностью язы­ ка Си является использование возможностей конкретной вычислительной архитектуры на основе битовых операций, функций и назначений. Благодаря этому программы на языке Си компактны и работают очень быстро. Однако синтаксис языка сложен, поэтому чтение текстов требует навыка. Язык Си был ориентирован на разработку системных программ. Он, в частности, по­ служил главным инструментом для создания операционных систем MS-DOS и UNIX. В настоящее время язык применяется для создания системных и прикладных программ, в которых скорость работы и объем памяти являются основными параметрами.

Наиболее широко представлен класс алгоритмических языков высокого уровня. Среди них можно выделить такие языки, как Бейсик, Паскаль, Фор­ тран, Модула-2.

Одним из распространенных языков стал Бейсик. Это объясняется тем, что Бейсик прост в освоении и использовании. Для различных типов ПЭВМ разработаны соответствующие версии этого языка. Для ПЭВМ типа IBM PC наиболее удачной считается версия фирмы Microsoft. Она обеспечивает ис­ пользование Бейсика для обработки больших массивов данных (работа с файлами), инженерно-технических и научных расчетов (с помощью большо­ го набора математических функций), обработки текстов (за счет эффектив­ ной работы со знаковыми последовательностями), а также для решения ком­

плексных задач. Появление мощных компиляторов Quick Basic и Visual Basic фирмы Microsoft обусловливает повышение популярности этого языка.

Язык Паскаль создавался как учебный, но со временем зарекомендовал себя как отличный инструмент для решения серьезных задач, так как он по­ зволяет создавать хорошо структурированные программы. Важным нововве­ дением языка оказалось использование промежуточного P-кода, что повыси­ ло мобильность (степень приспособленности программ к разным ЭВМ), уменьшило программный текст и увеличило быстродействие программ. Еще одной причиной популярности языка стало появление версии Турбо-Паскаль фирмы Borland International. Эта версия обеспечивает полноэкранное редак­ тирование и управление, графику, звуковое сопровождение, возможность вводить программы и выполнять их немедленно, не тратя время на компили­ рование.

В язык Модула-2 вошли удачные средства языка Паскаль. Модула-2 позволяет максимально использовать возможности аппаратуры и призван за­ полнить нишу между Паскалем и СИ.

Язык Фортран - первый язык высокого уровня, активно используется и на современных ПЭВМ. Применяется Фортран при разработке прикладных систем, ориентированных на научные исследования, инженерные задачи, ав­ томатизацию проектирования и другие области, где накоплены обширные библиотеки стандартных программ.

Язык Кобол разработан для решения экономических задач, дает воз­ можность составлять удобочитаемые программы для непрограммиста, эф­ фективен при обработке данных сложной структуры.

Языки представления знаний Лисп, Пролог и Снобол являются инст­ рументом для построения программы с использованием методов искусствен­ ного интеллекта. Особенность языка Лисп заключается в удобстве динамиче­ ского создания новых объектов, которыми могут быть и программы, не отли­ чающиеся от данных. Это дает возможность построения адаптирующихся и самоизменяющихся программ.

Если язык Лисп известен давно, то язык Пролог получил известность в связи с японским проектом создания вычислительных систем пятого поколе­ ния. Одной из первых его реализаций был интерпретатор микро-Пролог. За­ тем появилась система для машин фирмы IBM Турбо-Пролог, которая обла­ дает мощной инструментальной поддержкой, быстрым компилятором, сред­ ствами организации многооконного режима, графикой высокого разрешения, набором математических функций. К недостаткам можно отнести невозмож­ ность динамического изменения базы данных, что является следствием типи­ зации данных: введение новых предложений требует перекомпиляции про­

граммы.

Язык Снобол используется главным образом для обработки текстов на естественном языке и применяется, как и Турбо-Пролог, в экспертных систе­ мах.

Нетрудно заметить, что выбор языка программирования является не­ простой задачей. Характерно, что программисты использование ПЭВМ на­ чинают с языка Бейсик или Паскаль. На Бейсике и его разновидностях реали­ зовано много прикладных систем. Появление компиляторов для Бейсика по­ зволяет быстро переходить от экспериментальной версии программы к окон­

чательной.

Если стоит задача построения большой прикладной системы, то про­ блема выбора возникает между языками Паскаль и Си. Как отмечалось выше, Паскаль обеспечивает хорошую структурированность программ и обработку различных типов данных. Зато Си позволяет быть ближе к аппаратным сред­ ствам и эффективно программировать процедуры обмена между периферий­ ными устройствами.

Язык таблиц решений - удобное средство, позволяющее четко, быстро и просто описывать сложные ситуации. В таблице указываются все возмож­ ные условия, представляющие интерес при рассмотрении задачи, и действия, которые должны быть выполнены в зависимости от различных ситуаций.

Языки проектирования. Существует большое количество языков про­ ектирования, которые делятся на входные, выходные, сопровождения, про­ межуточные, внутренние.

Входные языки служат для задания информации об объектах и задачах проектирования, передаваемой от человека в ЭВМ. Сюда относятся системы классификации и кодирования, формализованные языки, табличное пред­ ставление данных.

Выходные языки используются для представления информации, иду­ щей от ЭВМ к человеку, как результатов проектирования в виде таблиц, тек­ ста, чертежа, графиков.

Языки сопровождения применяются для корректировки и редактирова­ ния данных при выполнении проектных процедур. В диалоговых режимах работы с ЭВМ средства входного, выходного языков и сопровождения тесно связаны и объединяются под названием диалогового языка.

Промежуточные языки используются для описания информации о зада­ чах проектирования на определенной стадии трансляции, что облегчает адап­ тацию комплекса к новым входным языкам.

Введение единого внутреннего языка означает принятие определенных соглашений об интерфейсах отдельных программ и делает ПМК открытым по отношению к новым элементам программного обеспечения.

На рис. 7.14 показано место языков проектирования на различных эта­ пах переработки информации в САПР ТП.