Съвременните езици за програмиране изглежда позволяват безкрайни възможности. Хората не само могат да създават уеб приложения в код, който наподобява човешкия език, но също така имат способността да изпълняват високоскоростни, сложни алгоритми и анализ на данни, което се е превърнало в нормална част от нашето ежедневие. Езикът за програмиране Fortran (съкращение от FORmula TRANslation) направи революция в начина, по който хората могат да взаимодействат с компютрите и да ги използват, за да помогнат при най-сложните задачи. Създаден през 1954 г. и пуснат през 1957 г., Fortran все още се използва повече от 50 години по-късно. Като първия език за програмиране на високо ниво, използван за общо предназначение, Fortran проправи пътя за езиците за програмиране, които се използват широко днес.

Нов начин за програмиране

В края на 40-те и началото на 50-те години екип в IBM, ръководен от Джон Бекус, се стреми да повиши ефективността и скоростта на компютърното програмиране. Преди Fortran единственият начин за писане на програми беше чрез използването на двоичен и шестнадесетичен машинен език. За да могат хората да взаимодействат с компютри, те трябваше ръчно да въведат „компютърния език“ на 0 и 1. Това направи програмирането изключително дълъг и досаден процес.

Джон Бакъс събра екип от „разрешаващи проблеми“, за да се заеме с тази задача. Той събра група от хора от различни дисциплини. Неговият екип включваше учени, математици, програмисти, криптограф и магьосник по шах.

Целта беше да се създаде нов език за програмиране, който да е по-разбираем за хората и да може да изпълнява повтарящи се задачи, като същевременно поддържа ефективност, близка до използването на ръчен машинен код. Програма, която успя да извърши сложна статистическа, математическа и научна работа чрез комбиниране на стенографски английски с алгебрични уравнения. За да позволи превода на математически формули в код.

Backus искаше да абстрахира софтуера от хардуера, на който работи, и да „механизира организацията на циклите“, като използва серия от инструкции, които се повтарят няколко пъти, докато се постигне конкретен резултат. В интервю от 1979 г. той заявява: „Голяма част от работата ми идва от мързел. Не обичах да пиша програми и така, когато работех върху IBM 701, пишейки програми за изчисляване на траектории на ракети, започнах да работя върху система за програмиране, за да улесня писането на програми. Тази идеология може да е била началото на идеята, че „програмистите са мързеливи“, което означава, че те предпочитат и търсят начини да бъдат по-ефективни. Принципът на DRY (не се повтаряйте) има за цел да създаде код, при който се използва един метод за изпълнение на задача многократно, вместо да пренаписвате едно и също нещо отново и отново.

Оригиналната версия на Fortran, която беше проектирана за компютъра IBM 704, позволяваше използването на 32 различни „изявления“. Те включват DIMENSION, EQUIVALENCE, FREQUENCY, GOTO, ASSIGN и аритметичен оператор IF. Тези типове данни формираха пътя за това, което по-късно доведе до използването на логически променливи като true и false, както и цели числа, реални числа и числа с двойна точност в компютърното програмиране. Това беше и въвеждането на изрази, които създават подпрограми и функции, за да позволят повторната употреба на код. Преди Fortran един типичен проблем би изисквал 1000 програмни инструкции. Fortran успя да намали този брой до 47. Сега компаниите имаха способността да създават обширни програми за обработка на числа, за да създават таблици и да оценяват риска.

Fortran също представи първия оптимизиращ компилатор. Това позволява на програмист да напише само 5% от инструкциите и програмата да генерира/компилира останалите 95%. Програмите вече могат да се пишат 500% по-бързо, като ефективността им е намалена само с 20% в сравнение с програмирането с машинен код. Сега програмистът можеше да се съсредоточи повече върху действителното решаване на проблеми, вместо да прекарва по-голямата част от времето си в писане на код. Този нов тип компилатор доведе и до нов клон на компютърните науки, известен като теория на компилатора.

Универсален стандарт

В началото на 60-те години започнаха да се появяват все по-голям брой диалекти. Това доведе до създаването на стандартизирана версия от Американската асоциация по стандартизация. В резултат на това една програма не беше ограничена до конкретен компютър и можеше да се използва универсално. Тази версия стана известна като FORTRAN 66. Това взе основния език FORTRAN и премахна машинно-зависимите му функции. Някои функции, които бяха включени в тази актуализация, бяха оператор DATA за указване на първоначални стойности, редове за коментари и оператор на ред END.

По-късно се появиха повече диалекти, което доведе до нов стандарт, известен като FORTRAN 77. Тази версия въведе блокови оператори IF и END IF с клаузи ELSE и ELSE IF, разширения на цикъла DO, типа данни CHARACTER, оператор PARAMETER за указване на константи и оператор SAVE за запазване на локални променливи. Бяха добавени и нови методи за обработка на грешки, както и механизми за управление на широкомащабни програми.

Възходът на нови езици като C (въведен през 1972 г.) доведе до способността за динамично разпределяне на памет и дефиниране на разнородни структури от данни. Fortran се опита да се конкурира с това, като пусна Fortran 90 през 1991 г., който включва функции като модули, рекурсия, указатели, операции с масиви, интерфейсни блокове и дефинирани от потребителя типове дати.

По-късните актуализации включват Fortran 95, Fortran 2003, Fortran 2008 и Fortran 2018.

Fortran е първият език на високо ниво в света, който използва стандартизация. Днес стандартизирането на компютърните езици се е превърнало във вреден аспект, който позволява съвместимост и сътрудничество между програмистите. Възможността да стартирате програма на всеки компютър позволява широкото използване на този език. Освен това, като се придържат към един диалект, програмистите могат лесно да си сътрудничат помежду си, позволявайки общностите на софтуер с отворен код, които са широко разпространени днес.

Fortran днес

Въпреки че Fortran вече не е избраният език, който беше през 50-те години, присъствието му все още може да се усети в индустрията. В момента все още се използва за високопроизводителни изчисления. Програмите, които сравняват и класират най-бързите суперкомпютри в света, използват Fortran. Все още се използва за широкомащабни числени изчисления в науката и инженерството. Във физиката се използва за астрофизично моделиране на звезди/галактики и хидродинамични кодове. НАСА, както и компании като Lockheed Martin и Boing също все още използват Fortran.

След радикална промяна на индустрията, Fortran издържа изпитанието на времето. Текущото състояние на програмирането отразява пробивите, които Fortran е допринесъл. Способността да се пише код на език, който може лесно да се чете и пише от хората, използването на изрази и функции за изчисляване на уравнения и алгоритми и драматичното увеличение на изчислителната ефективност могат да бъдат приписани на създаването на Fortran. Може да се каже, че Fortran е наистина революционен.