Programski jezik Fortran se uporablja predvsem za znanstveno računalništvo. Izumljen leta 1954, je najstarejši programski jezik na visoki ravni, sledijo mu Lisp (1958), Algol (1958) in COBOL (1959). Število znanstvenih knjižnic, napisanih na Fortranu "in ustvarjanje posebnih kompilatorjev-prevajalcev dopuščajo uporabo jezika danes. Poleg tega so bili ustvarjeni številni kalkulatorji za vektoriziranje, koprocesorje, paralelizem, ki poplavljajo ta jezik za uporabo v industrijski proizvodnji sodobnega sveta.
Zgodovinski mejniki podjetja Fortran
John Beck, IBM-ov radijski inženir, objavil leta 1954 članke z naslovom Predhodno poročilo, specifikacije za IBM Matmal Transmula TRANslating System, ki je označil začetek izraza FORTRAN. Potem je potreboval še dve leti za celotno ekipo, da je napisal prvi Fortran programski jezik prevajalnika (25.000 vrstic za IBM 704).
Ime jezika je bilo prvotno napisano z velikimi črkami FORTRAN in je bilo uporabljeno za označevanje jezikovnih različic do Fortrana 77, v nasprotju s prostimi različicami skladnje, začenši z Fortran 90. V Fortranu 77 male črke niso del jezika, vendar jih večina prevajalcev podpira v jeziku. dopolnitev standarda. Danes je programski jezik Fortran prevladujoč v programiranju, ki se uporablja v inženirskih aplikacijah. Zato je pomembno, da diplomirani inženirji lahko berejo in spreminjajo Fortran kodo. Od časa do časa tako imenovani strokovnjaki, ki napovedujejo, da bo jezik izgubilpriljubljenosti in bo kmalu prenehala uporabljati. Te napovedi so bile vedno neuspešne. "Fortran" - najbolj stabilen računalniški programski jezik v zgodovini. Eden glavnih razlogov, zakaj programski jezik Fortrana preživi in preživi, je inercija programske opreme. Ko je podjetje porabilo veliko sredstev in morda milijone dolarjev za programski izdelek, je malo verjetno, da bo programsko opremo prevedel v drug jezik.
Glavna prednost podjetja Fortran je, da ga potrdijo mednarodni organi ANSI in ISO. Torej, če je program napisan v ANSI, bo deloval na kateremkoli računalniku s prevajalnikom Fortran 77. To je pomembna informacija. Tako na programskih napravah obstajajo objektno orientirani programski jeziki Fortran.
Razlika med jezikovnimi različicami
Stopnje ustvarjanja jezikovne platforme:
Leta 1954-1957 je bil prvi prevajalnik zasnovan iz nič. V teh dneh ni bilo "jezika visoke ravni" (= HLL), večina operacijskih sistemov je bila enostavna, pomnilnik je bil majhen, približno 16 Kb. Prvi prevajalnik je delal na IBM 704. Ta jezik HLL je bil veliko učinkovitejši od programiranja na zbirniku in je bil zelo priljubljen naenkrat.
Leta 1958 je bil objavljen FORTRAN II. Istega leta je bil razvit FORTRAN III, ki pa ni bil izdan v široki proizvodnji.
Leta 1961 je bil ustanovljen FORTRAN IV. Vsebovala je izboljšave, kot je izvajanje operaterjev SKUPNIH ENVIVALENCIJ.
Leta 1962 je odbor ASA začel razvijati standard za objektno usmerjen programski jezik Fortran. To je omogočilo prodajalcuuporabljajte ga v vsakem novem računalniku. Zaradi tega je bil HLL še bolj priljubljen, jezik je bil na voljo na sistemih Apple in TRS80.
Leta 1967 je bil FORTRAN 66 prvi svetovni standard HLL. Objava standarda je pomenila, da se je jezik širše uporabljal kot katera koli druga. Do sredine sedemdesetih let je bil skoraj vsak računalnik, mini ali mainframe opremljen s standardnim jezikom FORTRAN 66. Jezik je uporabil if izjavo, goto izjavo in spagethi-program. Takšno strukturirano programiranje je postalo priljubljeno v 60. in 70. letih.
Fortran je obstajal na bušenih karticah, zlasti s sistemom FMS, ki optimizira lokacijo njihovih virov, dokler Fortran 90 ni uvedel "proste" skladnje. V njej kodo matrike Fortran začne s 7. stolpcem in ne sme presegati 72 tisoč znakov.
Prav tako je treba opozoriti, da do Fortrana 90 vrzeli ni bilo pomembno med 7. in 72. stolpcem. Tako lahko cikel "DO I = 1,5" napišemo tudi "DOI = 15". Po drugi strani pa je "DO I = 15" enakovreden "DOI = 1,5". Številne industrijske kode so bile napisane v knjižnici Nastran, NAG in IMSL - Fortran. Pomembna je združljivost novih različic s prejšnjimi. Zato je Fortran 90 popolnoma združljiv s Fortranom 77. Vendar pa so bile v poznejših različicah standarda uvedene nezdružljivosti.
Fortran 90 in Fortran 95 sta bila kmalu spremljana s sedanjim standardom Fortran-2003. Z dejstvom, da sodobni prevajalniki delujejo neomejeno v vseh trenutnih različicah Windows in celo podpirajo 64-bitne procesorje. Medtem so proizvajalci prepoznali trend časa in ponudili prevajalnike za Linux v obliki predmetausmerjeni programski jezik Actor Fortran.
Predpogoji za uporabo programskega jezika
Razumeti je treba, da je Fortran še vedno široko uporabljen programski jezik in se večinoma uporablja na področju odkritij. Klasična področja uporabe, na primer v fiziki ali inženirstvu, kjer se izvajajo veliki in kompleksni matematični izračuni. Imajo zelo koristne obsežne matematične knjižnice, ki obstajajo za različne prevajalce. Če povzamemo, lahko trdimo, da je bil danes jezik Fortran uporabljen iz več razlogov:
Prisotnost številnih funkcionalnih knjižnic, ki so bile razvite že več let.
Prisotnost programske opreme Fortran, ki zahteva zelo pomembna sredstva za razvoj, če se šteje, da je preusmeritev na drug jezik predraga.
Prisotnost zmogljivih prevajalcev z vgrajenimi funkcijami Fortrana, ki proizvajajo zelo hitre izvedljive datoteke.
Jezik je bolj dostopen izumitelju, ki ni imel specializiranega računalniškega tečaja.
Številni znanstveni programi so zdaj napisani v C in C ++, katerih prevajalniki so na voljo na večini strojev. Drugi zbrani jeziki se včasih uporabljajo za znanstveno računalništvo, zlasti za programe, kot sta Scilab ali Matlab. Slednje vključujejo tudi knjižnice BLAS in LAPACK, razvite v programiranju Fortrana. Matlab je bil prvotno program v Fortranu, distribuiran na univerzah in raziskovalnih centrih.
Sodobni prevajalci
Čeprav je Tom Lahey zdaj "edini" splošni prevajalnik, Lahey Computer Systemsše vedno uporabljajo številni programerji. Lahey že več let sodeluje s Fujitsuom, Lahey se osredotoča na Fortranov parser, Fujitsu pa je generator kod. Sedanja zbirka Compiler Suite za Windows se imenuje Lahey Fujitsu Fortran 95 (LF95) in je na voljo v različnih različicah, od katerih so nekatere vključene tudi v Visual Studio .NET 2003. Na voljo je tudi poceni različici LF95 Express brez lastnega IDE. Trenutna različica - 7.1. v Linuxu se imenuje prevajalnik Lahey /Fujitsu Fortran 95 v6.2 za Linux in je na voljo v dveh različicah. Na primer, različica Pro vključuje združljivost OpenMP v2.0 z enostavnim grafičnim gonilnikom Winterbox Starter Kit, Matematično knjižnico in znanstveno knjižnico za Fujitsu 2. Drugi proizvajalec je Absoft. Prevajalniki in C ++ obstajajo ne samo za Windows in Linux, ampak tudi za OS X Macintosh. Ti prevajalci so zanimivi za razvijalce, ki potrebujejo ali želijo podpirati vse tri platforme. Žal se Absoft razlikuje med 32-bitnimi in 64-bitnimi različicami Linuxa, trenutno se uporablja različica 10.0 podjetja Fortran 95 (za 64-bitni Linux). Sklopna zbirka EKOPath, ki jo sestavljajo prevajalniki C ++, je na trgu relativno nova. in Fortranova razvojna okolja za Linux, ki so na voljo tudi ločeno in predvsem za 64-bitne AMDuserje, prav tako delujejo na Intel EM64T, kot tudi Microsoft, ko je nekoč poskušal najti Fortranov "poceni trg" in zagnal Microsoft Powerstation trg. premajhna za programskega velikana, toda Digital je leta 1997 sodeloval s kodeksom in uporabil s in delo z prevajalniki Digital Unix in OpenVMS. Bilo je še vedno zelo uspešno rojstni Digital Visual Fortran. Na neki točki, nato pa se preselil v digitalni Compaq, je prevajalnik spremeniti,Trenutna različica Compaq Visual Fortran (CVF) v6.6. Poleg "običajnih" 32-bitnih platform obstajajo tudi različni 64-bitni prevajalniki, na primer za Intel Itanium in Intel EM64T. Čeprav niso nujni za dobavo, so na voljo za brezplačen prenos prek spletnega sistema Intel Premier Support. Po enkratni, nekoliko okorni registraciji jo lahko uporabljate eno leto, pri čemer upoštevate nove posodobitve vsakih nekaj tednov. Še starejše različice bodo še vedno na voljo.
Struktura organizacijskega programa
Program Fortran je zaporedje vrstic besedila. Besedilo mora slediti določeni sintaksi. Na primer: krog polmera r, območje c. Ta program prebere pravi polmer in definira območje kroga s polmerom r: write (*, *); 'Polmer r:' se glasi (*, *) r; območje = 314159 * r * r; napišite (*, *) 'Območje ='; stop; koncu Vrstice, ki se začnejo s "C", so komentarji in nimajo drugega namena, da bi program naredili bolj berljiv za ljudi. Najprej so bili vsi Fortran programi napisani z velikimi črkami. Večina programerjev zdaj piše male črke, saj je bolj berljiva. Program Fortran je običajno sestavljen iz glavnega programa ali gonilnika in več podprogramov, podprogramov ali podprogramov. Struktura glavnega programa:
ime programa;
deklaracije;
izjave;
stop;
konec.
Poudarjeno v poševnem tisku se ne sme zaznati kot dobesedno, temveč kot splošni opis. Operator stop je neobvezen in se zdi nepotreben, ker se program ustavi, ko v vsakem primeru doseže svoj konec, vendarPriporočljivo je, da program vedno dokončate z operaterjem stop, da poudarite, da je potek izvajanja zaustavljen.
Pravila stolpca
Fortran 77 ni jezik prostega formata, vendar ima zelo strog niz pravil za oblikovanje izvorne kode. Najpomembnejša pravila so pravila za postavitev stolpcev:
Col. 1: Prazno ali "c" ali "*" za komentarje.
Col. 2-5: upravljavska oznaka.
Col. 6: Nadaljujte prejšnjo vrstico.
Col. 7-72 odobritev
Col. 73 - 80: Zaporedna številka.
Več Fortransov, ki se začnejo s črko "c" ali zvezdico v prvem stolpcu, imajo komentar. Komentarji se lahko pojavijo kjer koli v programu. Dobro napisana, so ključnega pomena za berljivost programa. Fortranove komercialne kode pogosto vsebujejo približno 50% pripomb. Prav tako lahko naletite na programe, ki uporabljajo klicaj (!). To je v Fortranu 77 zelo prilagojeno, vendar je dovoljeno v Fortranu 90. Klicaj se lahko pojavi kjerkoli na liniji. Včasih se stavek ne uvrsti v eno vrstico, potem pa lahko operaterja razdelite v dve ali več vrstic in uporabite znak za razširitev v položaju. Primer:
C23456789 - Prikazuje položaj stolpca.
"C" - naslednji operator prenaša dve veji fizičnih črt.
Področje = 314159265358979 + * r * r.
Prazni prostori se ignorirajo, začenši z "Fortran 77". Če torej v Fortranu 77 izbrišete vse presledke, je program še vedno sintaktično pravilen, čeprav je operaterjem skoraj neberljiv.
Spremenljivke, vrste in izjave
Imena spremenljivk v Fortranu sestavljajo 1-6znaki, izbrani med črkami od a do z in številkami 0-9. Prvi znak mora biti črka. Fortran 90 omogoča imena spremenljivk poljubne dolžine. Fortran 77 ne razlikuje med velikimi in malimi črkami, v bistvu predpostavlja, da so vsi vnosi velike. Vendar pa bodo skoraj vsi prevajalniki F 77 sprejeli male črke. Vsaka spremenljivka mora biti navedena v oglasu. To nastavi vrsto spremenljivke. Najpogostejši seznam spremenljivk je:
celo število;
;
dvojna natančnost;
kompleks;
logično;
znak.
Seznam spremenljivk mora vsebovati imena, ločena z vejicami. Vsaka spremenljivka mora biti prijavljena točno enkrat. Če spremenljivka ni deklarirana, F 77 uporabi niz implicitnih pravil za nastavitev tipa. To pomeni, da so vse spremenljivke, ki se začnejo s črko "in", cela števila in vsi drugi so realni. Mnogi starejši programi F77 uporabljajo ta implicitna pravila, vendar programerjem tega ni treba storiti, saj verjetnost napak v programu močno narašča, če večkrat napovedujejo spremenljivke. Fortran 77 ima samo eno vrsto za številske spremenljivke. Celotne številke so običajno shranjene kot 32-bitne (4 bajtne) spremenljivke. Zato bi morale vse celoštevilske spremenljivke imeti vrednosti v območju [-m, m], kjer je m približno 2 * 10 9. F 77 ima dve različni vrsti za spremenljivke s plavajočo vejico, ki se imenujejo realna dvojna natančnost. Nekateri numerični izračuni zahtevajo zelo visoko natančnost in uporabiti dvojno natančnost. Običajno resnična - 4-bitna spremenljivka in dvojna natančnost - 8 bajtov, vendar je odvisna od stroja.Nestandardne različice Fortrana uporabljajo sintakso realnega * 8 za označevanje 8-bajtnih spremenljivih spremenljivk s plavajočo vejico. Nekatere konstante se v programu pojavijo večkrat. Zato je zaželeno, da se na začetku programa identificirajo le enkrat. V ta namen uporabite operaterja parametrov. Zaradi tega so programi bolj berljivi. Na primer, programsko območje kroga mora biti napisano takole.
Sintaksa imena operaterja parametrov = konstanta, ime = konstanta). Pravila za operatorja parametrov:
Spremenljivka, definirana v ukazu parametrov, ni spremenljivka, ampak konstanta, katere vrednost se nikoli ne more spremeniti.
"Variable" lahko prikaže samo enega operatorja parametrov.
Upravljavec parametrov mora priti do prve izvršljive datoteke
Nekateri dobri razlogi za uporabo parametra - pomaga zmanjšati število napak, enostavno je spremeniti konstanto, ki se v programu pojavlja večkrat.
Logični izrazi
Logični izrazi imajo lahko samo vrednost .TRUE. ali in se lahko oblikuje s primerjavo aritmetičnih izrazov z uporabo relacijskih operaterjev. Ne morete uporabljati simbolov, kot je "Konstanta in cilj". Najenostavnejša oblika izraza je konstanta. Obstaja 6 tipov konstant, ki ustrezajo 6 tipom podatkov. Tu je nekaj celoštevilskih konstant: 10-10032767 + 15 Real Constants: 10-0252.0E63333E-1. E-notacija pomeni, da morate pomnožiti s konstanto 10 dvignjeno na moč poleg "E". Zato sta 2.0E6 dva milijona in 3333 E-1 je približno ena tretjina za konstante, ki so večje odče je največja dopustna ali zahteva visoko natančnost, je treba uporabiti dvojno natančnost. Oznaka je enaka kot za realne konstante, razen da se "E" nadomesti z "D". Primer: 2.0 D-11D99. Tu je 2,0 D-1 dvojna natančnost z eno petino, medtem ko je 1D99 ena, sledi ji 99 ničel. Naslednji tip so kompleksne konstante. Označeni so s parom konstant (celih ali realnih), ločenih z vejico, zaprtih v oklepajih. Primeri so: (2 -3) (199 E-1). Prva številka predstavlja pravi del, drugi pa imaginarni del. Peti tip so logične konstante. Imajo lahko samo eno od dveh vrednosti: .TRUE. .FALSE Upoštevajte, da morajo biti točke, ki vsebujejo črke, napisane. Zadnji tip so simbolične konstante. Najpogosteje se uporabljajo kot niz znakov, imenovanih vrstice. Sestavljeni so iz poljubnega zaporedja znakov, zaprtih v apostrofu (enojni narekovaji): "ABC" "Karkoli gre!" 'Lep dan' Linearne in karakterne konstante so občutljive na velike in male črke. Težava se pojavi, če morate v sami črti imeti resnično apostrof. V tem primeru je treba podvojiti apostrof: 'Lep dan', kar pomeni 'Kakšen čudovit dan'
Pogojno odobravanje 'če'
Pomembne komponente katerega koli programskega jezika so pogojne odobritve. Najpogostejša taka izjava v Fortranu je operator if, ki ima dejansko več oblik. Najenostavnejši je stavek if v opisu Fortrana: if (logični izraz) izvršljivega stavka. To mora biti napisano na eni vrstici, na primer pri določanju absolutne vrednosti x: if (x .LT. 0) x = -x IfČe se izvede več kot en operater, uporabite naslednjo skladnjo: if (logični izraz) thenstatementsendif. Tok izvedbe od zgoraj navzdol. Pogojni izrazi se ovrednotijo zaporedno, dokler se ne najde prava vrednost. Nato se izvede ustrezna koda in krmilnik preide na naslednjega operaterja po koncu, če. Operaterji so lahko ugnezdeni na več ravneh. Da bi zagotovili berljivost, je pomembno uporabiti pravo zamik. Tukaj je primer: če (x .GT .0) thenif (x .GE .y) potem napišete (*, *) 'x je pozitiven in x> = y'elsewrite (*, *)' x je pozitiven, vendar x Uporaba v Operacijski sistem Unix
\ t
Uporabite lahko katerokoli delovno postajo Unix s prevajalnikom F 77. Izkušeni programerji priporočajo uporabo Sun ali Dec. Program Fortran je sestavljen iz navadnega besedila, ki sledi določenim pravilom skladnje. To se imenuje izvorna koda. Programerji uporabljajo urejevalnik za pisanje izvorne kode. Najpogostejši urejevalniki v Unixu so emacs in vi, vendar so za začetnike lahko zapleteni. Uporabite lahko enostavnejši urejevalnik, kot je xedit, ki deluje pod X-okni. Ko je program Fortran napisan, se shrani v datoteko s pripono .f ali .for in program prevede v strojno berljivo obliko. To naredite s posebnim programom, ki se imenuje prevajalnik. Prevajalnik Fortran 77 se običajno imenuje f77. Rezultat kompilacije je privzeto podan s skrivnostnim imenom ".out", vendar lahko izberete drugo ime, če je to potrebno. Če želite zagnati program, vnesite ime izvedljive datoteke,na primer "a.out". Prevajalnik prevede izvorno kodo v predmetno kodo, povezovalec ali zagonski nalagalnik pa v izvršljivo datoteko. Kot lahko vidite, ta postopek sploh ni zapleten in je dostopen vsakemu uporabniku.
Metode modeliranja proizvodnje
Modeliranje je ena najpogosteje uporabljenih metod proizvodnje in drugih sistemov, ki so na voljo v sodobnih podjetjih. Večina simulacijskih modelov je zgrajena z uporabo objektno usmerjenega programskega jezika Actor Fortran ali programskega paketa za simulacijo, napisanega v tradicionalnem jeziku. Ta orodja imajo svoje omejitve. Objektno usmerjena tehnologija se vedno bolj uporablja na številnih področjih in obljublja bolj prilagodljiv in učinkovit pristop k modeliranju poslovnega sistema. Objektno orientirani programski jeziki Simula Fortran se primerjajo z običajnim znanstvenim programskim jezikom FORTRAN. Tipičen vojaški simulacijski model je programiran v SIMULA in FORTRAN. Program SIMULA je bil 24% krajši od verzije FORTRAN. Različica SIMULA je tudi enostavnejša in omogoča boljšo sliko simuliranega modela. Po drugi strani pa je čas za izvedbo proizvodnih procesov 64% več z objektno usmerjenim programskim jezikom Simula Fortran. Tehtanje prednosti in slabosti kaže, da bo SIMULA vedno bolj donosna, z višjimi stroški za osebje in nižjimi stroški računalnika. CUDA prikazuje, kako lahko visoko razviti razvijalci aplikacij uporabljajo zmogljivosti grafičnih procesorjev, ki uporabljajo Fortran, znan jezik za znanstveneračunalništvo in testiranje zmogljivosti superračunalnikov. Avtorji ne dajejo predhodnih izkušenj pri vzporednem računanju in pokrivajo le osnove, kot tudi uporabo najboljših praks. Učinkovitost računalniških grafičnih procesorjev, ki uporabljajo CUDA Fortran, zagotavlja arhitektura ciljnega grafičnega procesorja. CUDA Fortran bo za znanstvenike in inženirje prepoznala intenzivne računalniške dele kode in spremenila kodo za upravljanje podatkov, vzporednost in optimizacijo delovanja. Vse to poteka v Fortranu, ne da bi bilo treba program prepisati v drug jezik. Vsak koncept je ponazorjen z dejanskimi primeri, tako da lahko takoj ocenite uspešnost kode. Morda se bo globalna korporacija včasih "globalizirala" in se odločila, da "Fortran" ni več potreben, ne zdaj. Zahvaljujoč trenutnim zmogljivostim današnjega Fortrana, mnogi programerji in znanstveniki to vidijo kot prihodnost. Poleg tega obstaja kar nekaj proizvajalcev na svetu, ki živijo od razvoja sodobnih prevajalcev in veliko zaslužijo za ta proces.
