Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

--- igor:istoria [2019/04/29 23:32] – [Программирование в древние времена] igor
+++ igor:istoria [2019/04/29 23:51] – [Программирование в средние века] igor
@@ Строка 264: / Строка 264: @@
 На этой лодке эта машина неродная: она датируется концом 1970-х годов, тогда как сама лодка построена в 1950-е. По сути "Клейстер-Н" - это калькулятор, предназначенный в основном для штурманских вычислений. "Клейстер" - ближайший родственник 15-ВСМ-5, о которой мы уже говорили. \\
 В 70-е годы в нашей стране построена серия ракетных крейсеров проекта 1164 (в интернете чаще всего можно встретить "Москву" - бывшую "Славу"). На этих кораблях был установлен централизованный вычислительный комплекс, который у моряков получил название БИУС - боевая информационно-управляющая система. "Сердцем" БИУС является ЦВМ "Атака" (строилась серийно на НПО "Агат" в 1976-1990 г., построено 255 шт.). БИУС могла решать несколько десятков типовых задач: как по управлению кораблем, так и по наведению оружия. Круг задач, которые должны были решаться на этой машине, был четко оговорен к началу ее проектирования, поэтому создатели БИУС "заточили" свое изделие под эти задачи, трезво сознавая, что попытка приспособить машину для решения "неродных" задач может оказаться неудачной. Компьютер, проектируемый по такому принципу, называется //специализированным//. Для древней эпохи такие компьютеры были совершенно нехарактерны, а средневековье отмечено их появлением и развитием. С тех давних времен и до наших дней бортовые компьютеры на кораблях и самолетах - всегда специализированные, хотя в наше время они на 3/4 и более собираются из деталей от универсальных компьютеров. \\
+Семейство корабельных ЭВМ "Карат" еще даже более интересно, чем "Атака". Разработка была начата еще в 1963 г. в Киевском НИИ радиоэлектроники, но шла небыстро, т. к. требование создать максимально компактную, экономичную и при этом быстродействующую машину было на пределе того, что позволяла тогдашняя элементная база. "Карат" остается едва ли не единственным представителем ЭВМ на больших гибридных микросхемах (нечто похожее было в первых американских IBM/360, но сейчас уже трудно сказать, насколько они были сходны или различны). Машины были 24-разрядные с фиксированной запятой и имели весьма высокое для своего времени быстродействие: позднейшие представители семейства достигали 2.5 миллионов операций в секунду. \\
 Характерная черта средневековых бортовых компьютеров - их программное обеспечение. Операционной системы как таковой в них нет. Вместо ОС может быть небольшая программа - диспетчер, функции которой сводятся к запуску прикладных программ на выполнение по команде пользователя. Все программы, нужные для работы, не хранятся на перфокартах и т. п., а записываются в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), емкость которого (так уж по жизни сложилось) обычно в 4..16 раз больше емкости ОЗУ. Ни редакторов, ни компиляторов, ни линковщиков на таких компьютерах не бывает, так что разработка программ может производиться только на //инструментальной машине//, также как для нынешних микроконтроллеров. Средневековые ПЗУ выполнялись на ферритовых сердечниках, и установка новой программы ("прошивка") выполнялась вручную - это была очень трудоемкая работа, возможная только в заводских условиях. Такое решение, во-первых, гарантирует сохранность программ, и во-вторых, исключает потери времени на загрузку программ в память (на обычных компьютерах при каждом включении, а также после устранения сбоя, производится загрузка ОС, которая может занимать несколько минут). Так обеспечивается готовность машины решать любую задачу немедленно, как только в этом возникнет необходимость. \\
 На берегу, на гражданской службе более типична несколько другая ситуация: круг задач, которые предстоит решать на компьютере, не определен как исчерпывающий список. Разработчик такого компьютера вынужден "пройти между Сциллой и Харибдой": сосредоточить максимум усилий на нужных задачах и в то же время обеспечить приспосабливаемость машины к решению новых задач, которые могут появиться в будущем. Такой компьютер называется //проблемно-ориентированным//. Малые ЭВМ серии СМ, которые строились в нашей стране в 70-е годы, как и их американские прототипы, относятся к проблемно-ориентированным: они могут решать много разных задач, однако есть такие задачи, которые им не под силу. Структура программного обеспечения проблемно-ориентированных машин практически такая же, как и у "больших", и включает операционную систему и инструментарий для разработки программ. \\
 Специализированные компьютеры для гражданского применения в средние века тоже существовали: они применялись в промышленных роботах, станках с ЧПУ и автоматизированных системах управления технологическими процессами. \\
-Семейство корабельных ЭВМ "Карат" еще даже более интересно, чем "Атака". Разработка была начата еще в 1963 г. в Киевском НИИ радиоэлектроники, но шла небыстро, т. к. требование создать максимально компактную и экономичную машину было на пределе того, что позволяла тогдашняя элементная база. "Карат" остается едва ли не единственным представителем ЭВМ на больших гибридных микросхемах (нечто похожее было в первых американских IBM/360, но сейчас уже трудно сказать, насколько они были сходны или различны). Машины были 24-разрядные с фиксированной запятой и имели весьма высокое для своего времени быстродействие: позднейшие представители семейства достигали 2.5 миллионов операций в секунду. \\
 Я пишу в основном о корабельных ЭВМ, поскольку с ними знаком. На самом деле "Атака" была не первой такой машиной, а ведь были ЭВМ и самолетные, и наземные. \\ \\
 ==== Программирование в средние века ====
@@ Строка 317: / Строка 317: @@
 Про язык Си часто говорят, что он дает очень быстрый машинный код, значительно более быстрый, чем дают другие языки. Что мы вкладываем в слово "значительно"? На 10%? На 20? Никаких исследований на эту тему никто не поводил. Это миф, который рассказывают и слушают люди, не готовые разобраться в подлинных причинно-следственных связях между явлениями. Язык Си принципиально ничем не отличается от Паскаля и более того - от Алгола. Более быстрый код дает не язык как таковой, а компилятор. Почему? - Элементарно: компилятор Алгола в 50-е годы создавали с нуля, с чистого листа, а компилятор языка С в 70-е годы разрабатывался с опорой на 15-летний опыт эксплуатации Алгола и ПЛ-1 (да и Фортрана тоже). А раз так, то было бы вполне логично ожидать, что он будет на четверть или даже на треть быстрее. \\
 Еще один миф: язык Си якобы приближен к архитектуре компьютера. КАКОГО компьютера? Разных архитектур очень много - к какой из них этот язык ближе всего? И вопрос номер следующий: если Си - язык высокого уровня, то правильно ли __в принципе__ приближать его к архитектуре какого-либо компьютера? По идее, такой язык должен быть абстракцией, которая к разным компьютерам подходила бы в равной степени. \\
+=== Статическая и оверлейная линковка ===
+Выше мы рассмотрели линковщик как новую (в сравнении с древней эпохой) служебную программу, собирающую загрузочный файл из множества объектных файлов, выданных компилятором. В простейшем случае линковщик помещает в загрузочный файл основную программу со всеми нужными подпрограммами - это //статическая линковка//. В средние века наряду со статической была уже освоена //оверлейная линковка//: весь программный код делился на сравнительно небольшой основной загрузочный модуль и несколько оверлейных модулей. При запуске программы на выполнение основной загрузочный модуль загружался в оперативную память, и ему сразу передавалось управление, а оверлейные модули подгружались только тогда, когда нужно было выполнить содержащиеся в них подпрограммы. Разумеется, вопрос о том, какие части программы включить в основной загрузочный модуль и какие в оверлеи, мог решить только программист: "программист решил - линковщик сделал". Оверлейная линковка позволяла (1) уменьшить затраты времени на загрузку программы в оперативную память и (2) эксплуатировать большую и сложную программу на машине с ограниченной емкостью памяти (пусть хотя бы ценой некоторой "задумчивости" при выполнении некоторых операций), но не спасала от того, что разные программы на половину или больше состоят из одних и тех же деталей: каждый оверлейный модуль принадлежал какой-то одной программе. Отсюда вытекает очевидная идея "обобществить" оверлейные модули, но эта идея - более поздняя. Мы ее коснемся в главе "новое время". \\
 === Компиляторы и интерпретаторы ===
 Мы рассмотрели компиляционную технологию программирования как наследие древнекомпьютерной цивилизации, дожившее с некоторыми изменениями до нашего времени. В 60-е-70-е годы XX века имело место разделение некогда единой технологии программирования на два "рукава": компиляционный и интерпретационный. В 1964 г. был придуман **Бэйсик**, и так вышло, что именно он, а не Паскаль и не Си, стал королем средневековых языков. \\
@@ Строка 323: / Строка 325: @@
 Чем жертвовали создатели Бэйсика и ради чего? Боевыми возможностями языка? Но поскольку язык для начального обучения, то это не считается. То, что язык получился кривой и некрасивый, - это хуже, потому что отрицательно влияет на интеллектуальное становление будущих специалистов. Зато получили первый в истории диалоговый язык, и он же был первым широко распространенным **//интерпретационным//** языком. Компиляторы Фортрана, Алгола и других языков преобразовывали исходный текст программы в машинный код, который затем запускался на выполнение. Бэйсик работает иначе. Интерпретатор просматривает исходный текст строка за строкой и сам выполняет описанные в строке действия. Поскольку каждую строку приходится обрабатывать отдельно, выполнение всей программы происходит намного медленнее, чем выполнение машинного кода, зато отпадает необходимость в компиляции как отдельном этапе работы. Что лучше? Если бы что-то было лучше, все поступали бы только так. Большая и сложная программа, особенно если она обрабатывает большие массивы данных, гораздо эффективнее выполняется с участием компилятора. Но в ряде случаев, особенно при выполнении учебных заданий, выполнение программы "на лету", без компиляции, может быть даже быстрее. И еще одно преимущество интерпретатора: поскольку он не вырабатывает никакого машинного кода, а выполняет все действия сам, неправильно написанная прикладная программа ничего не может испортить. Впрочем, в те годы это преимущество никому не казалось существенным. \\
 Поскольку интерпретатор не порождает машинного кода, автор программы, написанной на Бэйсике, может передавать ее другим лицам ТОЛЬКО в виде исходного кода. Это с какой-то стороны хорошо, а с какой-то плохо (это кому как!) - ну не бывает на свете идеальных инженерных решений. Безусловно хорошо то, что такая программа может быть запущена на любом компьютере, на котором имеется соответствующий интерпретатор. В какой-то мере интерпретатор Бэйсика (и любого другого языка из тех, что появились позже) может рассматриваться как виртуальная машина - доступная владельцу мелкого компьютера альтернатива СВМ больших мейнфреймов. В предыдущей главе мы отметили, что разработчики __древних__ компьютеров первым делом оснащали свои детища компилятором Фортрана - точно так же в __средние века__ разработчики 16-разрядных мини-ЭВМ (PDP-11, они же СМ-3, СМ-4) оснащали свои операционные системы интерпретатором Бэйсика, хотя для таких машин он уже должен был считаться устаревшим. А разработчики восьмиразрядных домашне-игровых компьютеров своей жизни без Бэйсика не мыслили, потому что написать для такой слабой машины мало-мальски приличный компилятор было весьма непростой задачей, стоимость которой свела бы к нулю всю привлекательность таких машинок. А на советских ПК обычно вообще никакого другого программного обеспечения не было. Более серьезные программисты не жаловали Бэйсик, считали его //суррогатной технологией//. Однако в средние века проблема суррогатных технологий не ощущалась так остро, поэтому к ней я надеюсь вернуться, когда наша история дойдет до нового времени. \\
-На замену Бэйсику был придуман Фокал, но он не обещал ни чудес, ни революций и в итоге оказался мертворожденным. Несмотря на критику, которой Бэйсик подвергался с "молодости", он пережил несколько реинкарнаций. Однако будущего у него нет. \\
+На замену Бэйсику был придуман Фокал, но он не обещал ни чудес, ни революций и в итоге оказался мертворожденным. Несмотря на критику, которой Бэйсик подвергался с "молодости", он пережил несколько реинкарнаций. Однако будущего у него нет. \\ \\
-=== Статическая и оверлейная линковка ===
-Выше мы рассмотрели линковщик как новую (в сравнении с древней эпохой) служебную программу, собирающую загрузочный файл из множества объектных файлов, выданных компилятором. В простейшем случае линковщик помещает в загрузочный файл основную программу со всеми нужными подпрограммами - это //статическая линковка//. В средние века наряду со статической была уже освоена //оверлейная линковка//: весь программный код делился на сравнительно небольшой основной загрузочный модуль и несколько оверлейных модулей. При запуске программы на выполнение основной загрузочный модуль загружался в оперативную память, и ему сразу передавалось управление, а оверлейные модули подгружались только тогда, когда нужно было выполнить содержащиеся в них подпрограммы. Разумеется, вопрос о том, какие части программы включить в основной загрузочный модуль и какие в оверлеи, мог решить только программист: "программист решил - линковщик сделал". Оверлейная линковка позволяла (1) уменьшить затраты времени на загрузку программы в оперативную память и (2) эксплуатировать большую и сложную программу на машине с ограниченной емкостью памяти (пусть хотя бы ценой некоторой "задумчивости" при выполнении некоторых операций), но не спасала от того, что разные программы на половину или больше состоят из одних и тех же деталей: каждый оверлейный модуль принадлежал какой-то одной программе. Отсюда вытекает очевидная идея "обобществить" оверлейные модули, но эта идея - более поздняя. Мы ее коснемся в главе "новое время". \\ \\
 ==== Немного воспоминаний и размышлений ====
 В предыдущей главе я рассказывал вам про свою студенческую практику, но не закончил этот рассказ - теперь, как и обещал, продолжу. \\