Кажется, что современные языки программирования открывают безграничные возможности. Люди могут не только создавать веб-приложения в коде, напоминающем человеческий язык, но и иметь возможность выполнять высокоскоростные сложные алгоритмы и анализ данных, что стало нормальной частью нашей повседневной жизни. Язык программирования Fortran (сокращение от FORmula TRANslation) произвел революцию в способах взаимодействия людей с компьютерами и их использования для решения самых сложных задач. Созданный в 1954 году и выпущенный в 1957 году, Fortran все еще используется более 50 лет спустя. Как первый язык программирования высокого уровня, используемый для общих целей, Фортран проложил путь для широко используемых сегодня языков программирования.

Новый способ программирования

В конце 40-х - начале 50-х годов команда IBM под руководством Джона Бэкуса стремилась повысить эффективность и скорость компьютерного программирования. До Фортрана единственным способом написания программ было использование двоичного и шестнадцатеричного машинного языка. Чтобы люди могли взаимодействовать с компьютерами, им приходилось вручную вводить «компьютерный язык», состоящий из нулей и единиц. Это сделало программирование чрезвычайно долгим и утомительным процессом.

Джон Бэкус собрал команду «решателей проблем», чтобы взяться за эту задачу. Он собрал группу людей из разных дисциплин. В его команду входили ученые, математики, программисты, криптограф и шахматный волшебник.

Цель состояла в том, чтобы создать новый язык программирования, который был бы более понятен людям и мог бы выполнять повторяющиеся задачи, при этом сохраняя эффективность, близкую к использованию ручного машинного кода. Программа, которая смогла выполнять сложную статистическую, математическую и научную работу, сочетая стенографический английский с алгебраическими уравнениями. Чтобы разрешить перевод математических формул в код.

Бэкус хотел отделить программное обеспечение от оборудования, на котором оно работает, и «механизировать организацию циклов», используя серию инструкций, которые повторяются несколько раз до тех пор, пока не будет достигнут конкретный результат. В интервью 1979 года он заявил: «Большая часть моей работы пришла из-за лени. Мне не нравилось писать программы, поэтому, когда я работал над IBM 701, создавая программы для расчета траекторий ракет, я начал работать над системой программирования, чтобы упростить написание программ ». Эта идеология могла быть началом представления о том, что «программисты ленивы», подразумевая, что они склонны отдавать предпочтение и искать способы быть более эффективными. Принцип DRY (не повторяйся) направлен на создание кода, в котором один метод используется для многократного выполнения задачи вместо того, чтобы переписывать одно и то же снова и снова.

Первоначальная версия Fortran, разработанная для компьютера IBM 704, позволяла использовать 32 различных «утверждения». К ним относятся DIMENSION, EQUIVALENCE, FREQUENCY, GOTO, ASSIGN и арифметический оператор IF. Эти типы данных сформировали путь к тому, что позже привело к использованию логических переменных, таких как истина и ложь, а также целочисленных, действительных чисел и чисел с двойной точностью в компьютерном программировании. Это также было введением операторов, которые создавали подпрограммы и функции, позволяющие повторно использовать код. До появления Фортрана типичная проблема требовала 1000 программных инструкций. Fortran удалось сократить это число до 47. Теперь у компаний появилась возможность создавать обширные программы обработки чисел для создания таблиц и оценки рисков.

Fortran также представил первый оптимизирующий компилятор. Это позволило программисту написать только 5% инструкций, а программа сгенерировала / скомпилировала остальные 95%. Теперь программы можно было писать на 500% быстрее, а эффективность снизилась всего на 20% по сравнению с программированием с использованием машинного кода. Теперь программист мог больше сосредоточиться на решении реальных проблем, а не тратить большую часть своего времени на написание кода. Этот новый тип компилятора также привел к появлению новой области информатики, известной как теория компиляторов.

Универсальный стандарт

К началу 60-х годов стало появляться все больше диалектов. Это привело к созданию Американской ассоциацией стандартов стандартизированной версии. В результате одна программа не была привязана к конкретному компьютеру и могла использоваться повсеместно. Эта версия стала известна как FORTRAN 66. Она взяла базовый язык FORTRAN и удалила его машинно-зависимые функции. Некоторые функции, которые были включены в это обновление, включают оператор DATA для указания начальных значений, строки комментариев и оператор END line.

Позже появилось больше диалектов, что привело к появлению нового стандарта, известного как FORTRAN 77. Эта версия представила блочные операторы IF и END IF с предложениями ELSE и ELSE IF, расширения цикла DO, тип данных CHARACTER, оператор PARAMETER для определения констант и оператор SAVE для сохранения локальных переменных. Также были добавлены новые методы обработки ошибок и механизмы для управления крупномасштабными программами.

Появление новых языков, таких как C (представленный в 1972 году), привело к появлению возможности динамически распределять память и определять гетерогенные структуры данных. Fortran попытался конкурировать с этим, выпустив Fortran 90 в 1991 году, который включал такие функции, как модули, рекурсия, указатели, операции с массивами, блоки интерфейса и определяемые пользователем типы дат.

Более поздние обновления включали Fortran 95, Fortran 2003, Fortran 2008 и Fortran 2018.

Фортран был первым в мире языком высокого уровня, в котором использовалась стандартизация. Сегодня стандартизация компьютерных языков стала вредным аспектом, который делает возможной совместимость и сотрудничество между программистами. Возможность запускать программу на любом компьютере позволяет широко использовать этот язык. Кроме того, придерживаясь единого диалекта, программисты могут легко сотрудничать друг с другом, что позволяет создавать сообщества программного обеспечения с открытым исходным кодом, которые широко распространены сегодня.

Фортран сегодня

Несмотря на то, что Fortran больше не является языком выбора, который был в 50-х годах, его присутствие все еще ощущается в отрасли. В настоящее время он все еще используется для высокопроизводительных вычислений. Программы, которые оценивают и оценивают самые быстрые суперкомпьютеры в мире, используют Fortran. Он до сих пор используется для крупномасштабных численных расчетов в науке и технике. В физике он используется для астрофизического моделирования звезд / галактик и кодов гидродинамики. НАСА, а также такие компании, как Lockheed Martin и Boing, по-прежнему используют Fortran.

Коренным образом изменив отрасль, Фортран выдержал испытание временем. Текущее состояние программирования отражает достижения Фортрана. Возможность писать код на языке, который может быть легко прочитан и написан людьми, использование операторов и функций для вычисления уравнений и алгоритмов, а также резкое повышение вычислительной эффективности - все это можно отнести к созданию Fortran. Можно сказать, что Fortran действительно был революционным.