Programovací jazyk Fortran se používá především pro vědecké výpočty. Vynalezl v roce 1954, je nejstarší vyšší programovací jazyk, který byl následován Lisp (1958), Algol (1958) a COBOL (1959). Řada vědeckých knihoven napsaných v Fortran „a vytvoření speciálních tlumočníků, kompilátory vám umožní používat jazyk dnes. Kromě toho vytvořil četné kalkulačky pro vektorizace, koprocesory, paralelismus, která vkraplyayutsya jazyk, který bude použit v průmyslové výrobě v moderním světě.

Historické milníky Fortran

John Backus, rádio IBM, publikoval článek v roce 1954 pod názvem „předběžná zpráva“, „specifikace pro IBM Matmal Transmula překládat systém», která znamenala začátek výrazu FORTRAN. Poté trvalo další dva roky pro celý tým, který zamířil k napsání prvního programovacího jazyka kompilátoru Fortran (25 000 řádků pro IBM 704).


Jméno propysuvalosya první jazyk FORTRAN a velká písmena používané k popisu jazykových verzí až do FORTRAN 77 Na rozdíl od bezplatné verze syntaxe začínat Fortran 90. standardní Fortran 77 malá písmena nejsou součástí jazyka, ale většina překladače podporovat je v doplnění standardu. Dnes je programovací jazyk Fortran dominantní v programování používaném ve strojírenských aplikacích. Je proto důležité, aby absolventi techniků mohli číst a měnit kód Fortran. Z času na čas tzv. Odborníci, kteří předpovídají, že jazyk ztratípopularita a brzy přestane být používána vůbec. Tyto předpovědi byly vždy selhání. "Fortran" - nejstabilnější počítačový programovací jazyk v historii. Jedním z hlavních důvodů, proč programovací jazyk Fortran přežívá a přežívá, je softwarová setrvačnost. Poté, co firma vynaložila na softwarový produkt velké množství zdrojů a možná i miliony dolarů, je nepravděpodobné, že převede software do jiného jazyka.


Hlavní výhodou společnosti Fortran je, že je certifikována mezinárodními organizacemi ANSI a ISO. Takže pokud je program zapsán v ANSI, bude fungovat na jakémkoli počítači s kompilátorem Fortran 77. To jsou důležité informace. Objektově orientovaný programovací jazyk Fortran tedy existuje na různých softwarových zařízeních.

Rozdíl mezi jazykovými verzemi

Fáze vytváření jazykové platformy:

V letech 1954-1957 byl první kompilátor navržen od začátku. V těchto dnech nebyl žádný "jazyk na vysoké úrovni" (= HLL), většina operačních systémů byla jednoduchá a paměť byla malá, přibližně 16 kB. První kompilátor pracoval na IBM 704. Tento jazyk HLL byl mnohem účinnější než programování na assembleru a velmi populární najednou.

V roce 1958 byl zveřejněn FORTRAN II. Ve stejném roce byl vyvinut FORTRAN III, ale nebyl vydán v široké produkci.

V roce 1961 byl vytvořen FORTRAN IV. Obsahovala zlepšení, jako je implementace operátorů COMMON EQUIVALENCE.

V roce 1962 Výbor ASA začal vyvíjet standard pro objektově orientovaný programovací jazyk Fortran. To umožnilo prodejcipoužívat jej v každém novém počítači. A tato skutečnost z něj dělá ještě více populární s HLL, jazyk se stal dostupným v systémech Apple a TRS80.

V roce 1967 byl FORTRAN 66 prvním standardním HLL na světě. Publikování tohoto standardu znamenalo, že jazyk byl rozšířenější než kterýkoli jiný. V polovině 1970, téměř každý počítač, mini nebo sálový počítač byl dodán standardní jazyk FORTRAN 66. Je použit příkaz if, goto-prohlášení, a spagethi programu. Takové strukturované programování se stalo populární v 60. a 70. letech.

„Fortran“ na děrné štítky existovala zejména systému FMS, optimalizovat umístění jejich zdrojů, tak dlouho, jak Fortran 90 není zaveden „volnou“ syntaxe. V tom kód Fortran začíná sloupcem 7. a nesmí překročit 72 tisíc znaků.

Mělo by se také poznamenat, že až do Fortranu 90 mezery nezáleží mezi 7. a 72. sloupci. Takže cyklus "DO I = 1.5" může být také napsán "DOI = 15". Na druhou stranu "DO I = 15" odpovídá "DOI = 1,5".
V knize Nastran, NAG a IMSL - Fortran byla zapsána řada průmyslových kódů. Kompatibilita nových verzí s předchozími je důležitá. Z tohoto důvodu je Fortran 90 plně kompatibilní s Fortranem 77. V následujících verzích tohoto standardu však byly zavedeny neslučitelnosti. Fortran 90 a Fortran 95 byly brzy sledovány současným standardem Fortran-2003. Díky tomu, že moderní kompilátory pracují neomezeně ve všech současných verzích systému Windows a dokonce podporují 64bitové procesory. Zatím výrobci rozpoznali trend času a nabízejí kompilátory pro Linux ve formě objektuorientovaný programovací jazyk Actor Fortran.

Předpoklady pro použití programovacího jazyka

Mělo by být zřejmé, že Fortran je stále široce používaným programovacím jazykem a používá se hlavně v oblasti objevů. Klasické oblasti použití, například ve fyzice nebo strojírenství, kde jsou prováděny rozsáhlé a složité matematické výpočty. Mají velmi užitečné rozsáhlé matematické knihovny, které existují pro různé překladače. Shrneme-li, můžeme říci, že dnes Fortran je ještě použitý z několika důvodů:

Přítomnost velkého množství funkčních knihoven vyvinutých v průběhu let.

Přítomnost softwaru Fortran, který vyžaduje velmi důležité zdroje pro vývoj, když je považováno za příliš nákladné, aby se přechod na jiný jazyk.

Přítomnost výkonných kompilátorů s vestavěnými funkcemi Fortran, které produkují velmi rychlé spustitelné soubory.

Jazyk je dostupnější pro vynálezce, který neměl specializovaný počítačový kurz.

Mnoho vědeckých programů je nyní napsáno v C a C ++, kompilátory jsou k dispozici na většině strojů. Jiné kompilované jazyky se někdy používají pro vědecké výpočty, a to zejména pro programy jako Scilab nebo Matlab. Ty také obsahují knihovny BLAS a LAPACK vyvinuté v programování Fortran. Matlab byl původně program ve Fortranu, distribuovaný na univerzitách a výzkumných centrech.

Moderní kompilátory

Ačkoli Tom Lahey je nyní "jediným" generálním kompilátorem, Lahey Computer Systemsstále používá mnoho programátorů. Lahey několik let spolupracuje s Fujitsu, Lahey soustředí na analyzátor Fortran a Fujitsu - kód generátor. Aktuální Compiler Suite pro Windows volal Lahey Fujitsu Fortran 95 (LF95) a je k dispozici v různých verzích, z nichž někteří také integrován s Visual Studio .NET 2003. K dispozici je také low-cost verze a na LF95 Express bez vlastního IDE. Aktuální verze - 7.1. V Linuxu kompilátoru s názvem Lahey /Fujitsu Fortran 95 v6.2 pro Linux a je k dispozici ve dvou různých verzích. Například Pro verze obsahuje kompatibilitu s OpenMP v2.0 jednoduchá grafika motoru Winteracter Starter Kit, matematické knihovny a vědecká knihovna rutiny Fujitsu 2. Dalším producentem je Absoft. Kompilátory a C ++ existují nejen pro Windows a Linux, ale také pro OS X Macintosh. Tyto kompilátory jsou zajímavé pro vývojáře, kteří potřebují nebo chtějí podporovat všechny tři platformy. Bohužel, Absoft rozlišuje mezi 32 - a 64-bitové verze pro Linux, v současné době používají verze 10.0 Fortran 95 (64-bit Linux
Poměrně novinkou na trhu je balíček EKOPath Compiler Suite Jedná se o kompilátor C ++.. a vývojové prostředí Fortran for Linux, které jsou také k dispozici samostatně a jsou určeny především pro 64-bitové AMDusers. To také běží na Intel EM64T. také, Microsoft jednou pokusil najít „levné trh» Fortran a přinesla na trh Microsoft Powerstation. Možná byl trh příliš malý pro softwarového giganta, ale Digital se v roce 1997 podílel na kódu a použil s a pracovat s kompilátorem Digital Unix a OpenVMS. Bylo to ještě velmi úspěšná narozeniny Digital Visual Fortran. V určitém bodě, pak se stěhoval do Digital Compaq, kompilátor byl revidovánAktuální verze Compaq Visual Fortran (CVF) v6.6. Kromě "běžných" 32bitových platforem existují různé 64bitové kompilátory, například pro Intel Itanium a Intel EM64T. Přestože nejsou pro dodávku "naléhavé", jsou k dispozici ke stažení zdarma prostřednictvím systému Intel Premier Web Support System. Po jednorázové, poněkud těžkopádné registraci je možné jej používat po dobu jednoho roku, přičemž každých několik týdnů zohledníme nové aktualizace. I starší verze zůstanou k dispozici.

Organizační struktura programu

Program Fortran je posloupnost řádků textu. Text musí následovat určitou syntaxi. Například: kružnice o poloměru r, oblast c. Tento program přečte skutečný poloměr a definuje oblast kruhu s poloměrem r: write (*, *); 'Radius r:' čtení (*, *) r; plocha = 314159 * r * r; napsat (*, *) 'Oblast ='; stop; konce Řádky začínající písmenem "C" jsou komentáře a nemají jiný účel, než aby byl program čitelný pro lidi. Nejprve byly všechny programy Fortran napsány velkými písmeny. Většina programátorů nyní píše malá písmena, protože je čitelnější. Program Fortran se obvykle skládá z hlavního programu nebo řidiče a několika rutin, rutin nebo podprogramů. Struktura hlavního programu:

název programu;

prohlášení;

prohlášení;

zastavení;

konec.

Zvýraznění kurzívou by nemělo být vnímáno jako doslovné, ale spíše jako obecný popis. Operátor zastávky je volitelný a může se zdát zbytečný, protože program se zastaví, když v každém případě dosáhne svého cíle, aleDoporučuje se, abyste vždy program dokončili s operátorem zastavení, abyste zdůraznili, že tok spouštění je zastaven.

Pravidla sloupců

Fortran 77 není jazyk volného formátu, ale má velmi striktní soubor pravidel pro formátování zdrojového kódu. Nejdůležitějšími pravidly jsou pravidla pro uspořádání sloupců:

Col. 1: Blank nebo "c" nebo "*" pro připomínky.

str. 2-5: Označení operátora.

6: Pokračujte v předchozím řádku.

str. Schválení typu 7-72

str. 73 - 80: Číslo sekvence.

​​Několik Fortranů, počínaje písmenem "c" nebo hvězdičkou v prvním sloupci, má komentář. Komentáře se mohou zobrazit kdekoliv v programu. Dobře napsané, jsou rozhodující pro čitelnost programu. Obchodní kódy společnosti Fortran často obsahují přibližně 50% komentářů. Můžete také narazit na programy, které používají vykřičník (!). To je velmi zakázkové-made ve Fortran 77, ale dovoleno ve Fortran 90. Vykřičník se může objevit kdekoli na trati. Někdy se příkaz nezapadá do jednoho řádku, pak můžete operátor rozdělit na dva nebo více řádků a použít znak rozšíření v poloze. Příklad:

C23456789 - Zobrazuje polohu sloupce.

"C" - další operátor projde dvěma větvemi fyzických linek.

Plocha = 314159265358979 + * r * r.

Prázdná místa jsou ignorována, začínající na "Fortran 77". Proto pokud odstraníte všechny mezery ve formátu Fortran 77, program je stále syntakticky správný, i když je pro operátory téměř nečitelný.

Proměnné, typy a prohlášení

Názvy proměnných ve Fortranu se skládají z 1-6znaky vybrané z písmen a až z a čísel 0-9. První znak by měl být dopis. Fortran 90 umožňuje jména proměnných libovolné délky. Fortran 77 nerozlišuje mezi horním a malým písmenem, ve skutečnosti předpokládá, že všechny vstupy jsou velká. Přesto téměř všechny kompilátory F 77 přijmou malá písmena. Každá proměnná musí být v reklamě zadána. Tímto nastavíte typ proměnné. Nejběžnější seznam proměnných je:

celé číslo;

;

dvojité přesnosti;

komplex;

logické;

znaků.

Seznam proměnných by měl obsahovat názvy oddělené čárkami. Každá proměnná musí být deklarována přesně jednou. Pokud proměnná není deklarována, použije F 77 soubor implicitních pravidel pro nastavení typu. To znamená, že všechny proměnné začínající písmenem "in" jsou celá čísla a všechny ostatní jsou skutečné. Mnoho starších programů F77 používá tato implicitní pravidla, ale programátoři to nemusí dělat, protože pravděpodobnost chyb v programu se prudce zvyšuje, pokud opakovaně oznamují proměnné. Fortran 77 má pouze jeden typ pro celočíselné proměnné. Celá čísla jsou obvykle uložena jako 32-bitové (4 bajty) proměnné. Proto by všechny celočíselné proměnné měly mít hodnoty v rozsahu [-m, m], kde m je přibližně 2 * 10. 9. F 77 má dva různé typy pro proměnné s plovoucí desetinnou čárkou, které se nazývají skutečná dvojnásobná přesnost. Některé číselné výpočty vyžadují velmi vysokou přesnost a měla by být použita dvojnásobná přesnost. Obvykle reálná - čtyřbajtová proměnná a dvojnásobná přesnost - 8 bajtů, ale záleží na stroji.Neštandardní verze formátu Fortran používají syntaxi real * 8 k označení proměnných s proměnnou s pohyblivou řádovou čárkou 8 bajtů. Některé konstanty se v programu objevují mnohokrát. Proto je žádoucí je identifikovat pouze jednou na začátku programu. Chcete-li to provést, použijte operátor parametrů. To také činí programy čitelnější. Například programová oblast kruhu by měla být zapsána takto. Syntaxe parametru jméno operátora = konstanta ,, name = konstanta). Pravidla operátora parametrů:

Proměnná, definovaná v parametrické instrukci, není proměnnou, ale konstantou, jejíž hodnota se nikdy nemění.

"Proměnná" nemůže zobrazit více než jeden operátor parametrů.

Operátor parametrů musí přijít k prvnímu spustitelnému souboru

Některé dobré důvody k použití parametru - pomáhá snížit počet chyb, je snadné změnit konstantu, která se v programu opakovaně objevuje.

Logické výrazy

Logické výrazy mohou mít pouze hodnotu .TRUE. nebo .FALSE a mohou být tvořeny porovnáním aritmetických výrazů pomocí relačních operátorů. Nemůžete použít symboly jako "Konstanta a cíl Nejjednodušší forma výrazu je konstanta. Existuje 6 typů konstant odpovídajících 6 datovým typům. Zde jsou některé celočíselné konstanty: 10-10032767 + 15 reálných konstant: 10-0252.0E63333E-1. E-notace znamená, že je nutné vynásobit konstantou 10, která je nabitá na "E". V důsledku toho je 2.0E6 dva milióny a 3333 E-1 je asi jedna třetina pro konstanty, které jsou větší nežmaximální reálné přípustné nebo které vyžaduje vysokou přesnost, by měla být použita dvojnásobná přesnost. Označení je stejné jako u reálných konstant, s výjimkou, že "E" je nahrazeno "D". Příklad: 2.0 D-11D99. Zde 2.0 D-1 je dvojnásobná přesnost s jednou pětinou, zatímco 1D99 je jedna, následuje 99 nul. Dalším typem jsou složité konstanty. Jsou označeny dvojicí konstant (celá nebo reálná), oddělená čárkou, uzavřenou v závorkách. Příklady jsou: (2 -3) (199 E-1). První číslo představuje skutečnou část a druhá reprezentuje imaginární část. Pátým typem jsou logické konstanty. Mohou mít pouze jednu ze dvou hodnot: .TRUE. .FALSE Všimněte si, že body obsahující písmena musí být vypsány. Posledním typem jsou symbolické konstanty. Nejčastěji se používají jako řada znaků nazývaných řádky. Skládají se z libovolné posloupnosti znaků, vězňů v apostrofu (jednoduché citace): "ABC" "všechno jde!" "Je to pěkný den" Lineární a charakteristické konstanty jsou rozlišovány malá a velká písmena. Problém nastává, pokud potřebujete skutečný apostrof v samotném řádku. V tomto případě je třeba zdvojnásobit apostrof: "Je to pěkný den", což znamená "Jaký nádherný den"

Podmíněně schvalovat "pokud"

Důležitými součástmi libovolného programovacího jazyka jsou podmíněné schválení. Nejběžnější z takových tvrzení ve Fortranu je operátor, který vlastně má několik forem. Nejjednodušší je příkaz if v popisu Fortran: if (logický výraz) spustitelného příkazu. Toto by mělo být zapsáno na jediném řádku, například při určování absolutní hodnoty x: if (x .LT. 0) x = -x PokudA «pokud» by mělo být provedeno více než jednomu subjektu, pak byste měli použít následující syntaxi: if (logický výraz) thenstatementsendif. Proces provádění zhora dolů. Podmíněné výrazy se vyhodnocují postupně, dokud nenalezne skutečnou hodnotu. Poté se provede příslušný kód a ovládací prvek přejde na další operátor po ukončení if. Operátory mohou být vnořeny v několika úrovních. Pro zajištění srozumitelnosti je důležité použít správné odsazení. Zde je příklad: if (x .GT 0). Thenif (x .GE Y). Thenwrite (*, *) 'x je pozitivní a x větší nebo rovno y'elsewrite (*, *)' x je pozitivní, ale x Použití Operační systém Unix můžete použít libovolné pracovní stanice s Unix kompilátor F 77. zkušené programátory doporučuji používat buď Slunce nebo prosinci Program Fortran se skládá z prostého textu, který se řídí některými pravidly syntaxe. To se nazývá zdrojový kód. Programátoři používají editor pro zápis zdrojového kódu. Mezi nejčastější redaktoři v Unix jsou emacs a vi, ale může být obtížné pro nezkušené uživatele. Můžete použít jednoduchý editor, například, XEDIT, běh X-windows. Jakmile je program napsaný Fortran, je uložen v souboru s příponou «F.» nebo «.for» programem a přenesena do mashynochytaemuyu formulář. To se provádí pomocí speciálního programu nazvaného kompilátor. Kompilátor Fortran 77 je obecně označován jako f77. Výsledkem kompilace je implicitně zadaný poněkud tajemný název ".out", ale pokud potřebujete, můžete zvolit jiný název. Chcete-li spustit program, stačí zadat název spustitelného souboru,například "a.out". Kompilátor převede zdrojový kód do objektového kódu a linker nebo boot loader do spustitelného souboru. Jak můžete vidět, tento postup není vůbec komplikovaný a je přístupný všem uživatelům.

Metody modelování výroby

Modelování je jednou z nejčastěji používaných metod výroby a dalších systémů dostupných v moderních podnicích. Většina simulačních modelů je postavena pomocí objektově orientovaného programovacího jazyka Actor Fortran nebo softwarového balíčku pro simulaci psaného v tradičním jazyce. Tyto nástroje mají své omezení. Objektově orientovaná technologie se stále více využívá v mnoha oblastech a slibuje flexibilnější a efektivnější přístup k modelování podnikového systému. Objektově orientované programovací jazyky Simula Fortran jsou porovnány s obvyklým vědeckým programovacím jazykem FORTRAN. Typický model vojenské simulace je naprogramován jak v SIMULA, tak ve FORTRANu. Program SIMULA byl o 24% kratší než verze FORTRAN. Verze SIMULA je také jednodušší a poskytuje lepší obraz simulovaného modelu. Na druhou stranu, čas pro realizaci výrobních cyklů je o 64% více s objektivním programovacím jazykem Simula Fortran. Zvažování výhod a nevýhod ukazuje, že SIMULA bude stále zisková, s vyššími náklady na zaměstnance a nižšími náklady na počítač. CUDA ukazuje, jak vysoce výkonní vývojáři aplikací mohou využívat schopnosti grafických procesorů pomocí technologie Fortran, známého jazyka pro vědecké účelyvýpočetní a testovací výkon superpočítačů. Autoři neposkytují předchozí zkušenosti s paralelními výpočetními technikami a pokrývají pouze základní informace a používají osvědčené postupy. Účinnost výpočetních grafických procesorů pomocí CUDA Fortran je zajištěna architekturou cílového grafického procesoru. CUDA Fortran pro vědce a inženýry identifikuje intenzivní výpočetní části kódu a změní kód pro správu dat, paralelismus a optimalizaci výkonu. To vše probíhá ve Fortranu bez nutnosti přepsání programu do jiného jazyka. Každá koncepce je ilustrována skutečnými příklady, takže můžete okamžitě vyhodnotit výkonnost kódu. Možná někdy globální korporace "nakonec globalizuje" a rozhodne, že Fortran už není zapotřebí, avšak ne teď. Díky současným schopnostem dnešního Fortranu ji mnoho programátorů a vědců považuje za budoucnost. Kromě toho je na světě poměrně málo výrobců, kteří žijí na vývoji moderních překladačů a vydělávají na tomto procesu hodně.