نگاهی بر زبان برنامه نویسی فورترن

تاریخچه

یکی از قدیمی ترین زبان های برنامه نویسی ، فورترن (FORTRAN)، توسط تیمی در IBM به رهبری جان بکوس (John Backus) توسعه یافت و در سال ۱۹۵۷ منتشر شد. نام فورترن ترکیبی از عبارت ترجمه فرمول (FORmula TRANslation) می باشد؛ به دلیل این که برای ترجمه آسان فرمول های ریاضی به کد طراحی شده بود.

فورترن که اغلب از آن به عنوان زبان علمی یاد می شود، اولین زبان سطح بالایی بود که از اولین کامپایلر توسعه یافته، استفاده کرد. قبل از توسعه فورترن ، برنامه نویسان کامپیوتر مجبور بودند به زبان ماشین و اسمبلی کد بنویسند؛ که کاری بسیار دشوار و زمان بر بود. همچنین پروسه دیباگ کد برای برنامه نویسان جان فرسا بود. هدف از طراحی فورترن ، طراحی یک زبان برنامه نویسی بود که یادگیری آن آسان ،مناسب گسترده ای از برنامه ها ، مستقل از ماشین باشد و می توانست عبارت پیچیده ریاضی را به صورت عبارت های جبری ساده کد کند. فورترن تقریبا به اندازه زبان اسمبلی کارا بود. از آنجایی که کدنویسی با فورترن بسیار آسان بود، برنامه نویسان قادر بودند کد ها را پانصد بار سریع تر از قبل بنویسند، در حالی که کارایی اجرا بیست درصد افت داشت. این توانایی به برنامه نویسان اجازه داد که به جای تمرکز بر کدنویسی، روی روش های حل مسئله کار کنند.

فورترن نه تنها بخاطر اولین زبان سطح بالا بودن بلکه به دلیل داشتن اولین کامپایلر، نوآوری بزرگی محسوب می شود. کامپایلر فورترن ، باعث به وجود آمدن شاخه ای از علم کامپیوتر به نام تئوری کامپایلر شد. چند سال بعد از انتشارش، به خاطر این که برنامه نویسان آن را با توجه به نیاز خود تغییر می دادند، فورترن لهجه های متعددی داشت؛ که این انتقال یک برنامه از ماشینی به ماشین دیگر را بسیار سخت می کرد.

این مشکلات باعث شد موسسه استاندارد آمریکا (American Standards Association) اولین استاندارد خود برای زبان برنامه نویسی را در سال ۱۹۶۶ منتشر کند. اولین نسخه استانداردسازی فورترن به نام فورترن ۶۶ یا FORTRAN IV شناخته می شود.

با وجود این استانداردسازی ها، چند سال بعد، لهجه های جدیدی شروع به شکل گرفتن کردند که باعث شد موسسه استاندارد دوباره زبان را بررسی کند. این ورژن فورترن ۷۷ نام گذاری شد. این ورژن در سال ۱۹۸۷ با ویژگی های جدیدی منتشر شد. علت نامگذاری فورترن ۷۷ این بود که موسسه استاندارد در سال ۱۹۷۷ شروع به بررسی آن کردند. برخی از تغییرات مهم آن ، متدهای مدیریت خطاهای جدید و مکانیسمی برای مدیریت برنامه های بزرگ بود. آخرین ورژن فورترن ۹۰ ( در سال ۱۹۹۰ منتشر شد) امکانات بیشتری مانند پشتیانی از بازگشت (recursion)، اشاره گر(pointers) و نوع داده های مشخص برنامه نویس، اضافه کرد. تحقیقات جدید در تئوری کامپایلر شامل تجهیز کردن کامپایلرها به کد آبجکت عمومی است که بتواند محاسبات موازی عظیم را ممکن سازد. کامپایلرهای فورترن ۹۰ هسته اصلی این تحقیقات هستند.

ویژگی های مهم زبان فورترن

برخی از مهم ترین ویژگی های فورترن در زیر لیست شده اند:

  • سادگی یادگیری: زمانی که فورترن طراحی می شد، یکی از اهداف اصلی آن طراحی زبانی بود که یادگیری و درک آن آسان باشد.
  • مستقل از ماشین: امکان انتقال آسان برنامه از یک ماشین به دیگری را فراهم می آورد.
  • شیوه های ساده برای بیان توابع ریاضی: فورترن حتی به توابع پیچیده ریاضی اجازه می دهد که خود را در عبارات ساده جبری بیان کنند.
  • زبان مسئله گرا (Problem orientated language )
  • استفاده از سخت افزار موجود
  • اجرای کارا: در قیاس با کد اسمبلی و ماشین، به صورت تقریبی ۲۰ درصد کاهش در کارایی دارد.
  • توانایی کنترل تخصیص فضا: برنامه نویسان قادر بودند به سادگی تخصیص فضا را کنترل کنند. با اینکه این کار امروزه خطرناک است اما در گذشته به دلیل کمبود حافظه، حیاتی محسوب می شد.
  • آزادی بیشتر در کد: برخلاف زبان اسمبلی و ماشین، اجباری نبود که کد ها به شکل ستون های تعیین شده، نوشته شوند. با این حال اکنون نیز باید کدها در قالب کد های منبع فورترن باشند.

کاربردها

فورترن برای برنامه های متعددی مفید است. برخی از این برنامه ها در زیر لیست شده اند:

  • متراکم سازی اعداد (Number crunching) : به دلیل شیوه بیان ساده توابع پیچیده ریاضی و زمان اجرای سریع آن، فورترن در پردازیش معادلات ریاضی آسان و موثر است.
  • پروسه های علمی، ریاضی، آماری و مهندسی: به دلیل توانایی سریع متراکم سازی اعداد، فورترن برای این نوع برنامه ها انتخاب مناسبی است.

به طور کلی فورترن برای برنامه های محاسباتی مناسب است.

 

منبع

 

0 پاسخ

ارسال یک پاسخ

در گفتگو ها شرکت کنید.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *