Языки программирования PLC: LD, FBD, SFC, ST, IL, CFC. Язык a программирования

язык программирования. Описание и возможности

В нашей статье пойдет речь про язык программирования Julia. Мы его немного рассмотрим, опишем его возможности. Также подскажем, какую литературу выбрать, если вы планируете освоить язык Julia.

Данный язык является динамическим, но JIT-компиляцию использует. Это позволяет сделать более быстрой работу приложений, которые написаны на «чистом языке», без применения векторных операций и низкоуровневых библиотек.

Описание

Язык поддерживает перезагрузку операторов и функций, при этом можно указывать опционально тип для ее аргумента. Как вы знаете, это непозволительно обычно в динамических языках. Таким образом можно создавать для ускорения вычисления варианты операторов, а также функций.

Приоритетное направление в развитии языка - поддержка распределенных вычислений.

Возможности

Давайте ознакомимся с возможностями языка программирования Julia. К основным относятся следующие:

Динамическая типизация.
Огромные возможности для управления различными процессами.
Подходит для распределенных и параллельных вычислений.
Можно определять поведение функций, в зависимости от того, каков тип передаваемого аргумента.
Отличная производительность, если сравнивать статически с типизированными языками.
При помощи PyCall можно производить вызов Python функций.
Поддержка Юникода (не только UTF-8).
Встроенная система управления пакетами.
Напрямую без надстроек можно производить вызов функций.

Книга

Тем, кто хочет изучить язык программирования Julia, книги про него стоит прочитать. В таких самоучителях описаны особенности языка, синтаксис и прочая необходимая информация. На какую книгу стоит обратить внимание? Например, на издание «Осваиваем язык Julia». Книгу написал Малькольм Шеррингтон. Здесь представлены этапы инсталляции и выполнения данного языка в различных ОС. В книге описаны многообразные методы работы с Julia. Также рассматривается ключевой функционал, разбираются подробно примеры. Данная книга предназначена для разработчиков, которые планируют ознакомиться с этим достаточно нестандартным языком программирования, а также для специалистов, работающих с анализом данных.

Заключение

Теперь вы знаете, что представляет собой язык программирования Julia. Мы рассмотрели его особенности и возможности. Также в статье рассмотрены издания, которые помогут в его изучении.

fb.ru

Языки программирования

1.Введение

Повышение производительности компьютеров и перемены в составе используемого ПО делают роль языков описания сценариев в создании приложении будущего все более и более важной. Эти языки отличаются от языков программирования системного уровня тем, что их основное назначение – связывать различные компоненты и приложения друг с другом , выполняя роль своего рода клея. В них находят применение бестиповые подходы к описанию данных, что позволяет вывести программирование на более высокий уровень и ускорить процесс разработки по сравнению с языками системного уровня.

За прошедшие 15 лет в методологии написания программ для компьютеров произошла радикальная перемена. Она состоит в том, что разработчики перешли от языков программирования системного уровня, таких как. С и. С++, к языкам описания сценариев, примерами которых могут служить PurlTell. Хотя в эту перемену оказалось вовлечено огромное количество людей, лишь немногие из них осознают , что в действительности происходит , и еще меньше найдется таких , кто бы смог объяснить причины.

Эти языки создавались для различных целей, что обусловило ряд фундаментальных различий между ним. Системные разрабатывались для построения структур данных и алгоритмов “ с нуля”, начиная от таких примитивных элементов , как слово памяти компьютера . В отличие от этого , языки описания сценариев создавались для связывания готовых программ . Их применение подразумевает наличие достаточного ассортимента мощных компонентов , которые требуется только объединить друг с другом . Языки системного уровня используют строгий контроль типов, что помогает разработчикам приложении справляться со сложными задачами; языки же описания сценариев не используют понятие типа, что упрощает установление связей между компонентами и ускоряет разработку прикладных систем.

Языки этих двух типов является взаимодополняющими , и большинство компьютерных платформ еще с середины 60-х годов оснащаются как теми , так и другими . В компонентных инфраструктурах они применяются , как правило , совместно компоненты создаются на языках программирования системного уровня , а для их связи между собой используются языки описания сценариев . Однако ряд современных тенденции , включая появление более быстрых машин и более совершенных языков описания сценариев , повышение значимости графического интерфейса пользователя и компонентных архитектур , а также рост популярности Internet, чрезвычайно расширили сферу применимости языков описания сценариев .Развитие этих тенденции продолжиться и в следующем десятилетии , вследствие чего все больше приложении будет создаваться целиком и полностью на языках описания сценариев , а роль языков программирования системного уровня сведется почти исключительно к созданию компонентов.

2. Языки программирования системного уровня.

Чтобы осознать различие между языками описания сценариев и системными , полезно вспомнить историю развития последних. Впервые они появились в качестве альтернативы языкам ассемблера, позволяющим использовать в программе практически все особенности конкретной аппаратной подсистемы. Каждому утверждению такого языка соответствует ровно одна машинная команда, и программисту приходиться иметь дело с такими низко уровневыми деталями, как распределение регистров и последовательности вызова процедур. В результате написание и сопровождение крупных программ на языке ассемблера оказывается чрезвычайно сложным делом.

К концу 50-х годов начали появляться языки программирования более высокого уровня, такие как Lisp, Fortran, ALGOL. В них уже не было точного соответствия между языковыми конструкциями и машинными командами. Преобразование строк исходного кода в последовательности двоичных команд осуществлялось компилятором. Со временем их число пополнилось языками PL /1, Pascal, C, C++, Java. Все они менее эффективно используют аппаратуру по сравнению с языками ассемблера, но позволяет быстрее создавать приложения. В результате им удалось практически полностью вытеснить языки ассемблера при создании крупных приложений.

Языки программирования высокого уровня.

Языки программирования системного уровня отличаются от ассемблеров, во-первых, тем, что они являются более высокоуровневыми, и, во-вторых, используют более строгий контроль типов. Термин “высокоуровневый” означает следующее: многие детали обрабатываются автоматически, а программисту для создания своего приложения приходится писать меньшее количество строк. В частности:

Распределением регистров занимается компилятор, так что программисту не надо писать код, обеспечивающий перемещение данных между регистрами и памятью;

Последовательности вызова процедур генерируются автоматически; программисту нет необходимости описывать помещение аргументов функции в стек и их извлечение оттуда;

Для описания структур управления программист может использовать также ключевые слова, как if, while; последовательности машинных команд, соответствующие этим описаниям компилятор генерирует динамически.

4. Типизация.

Второе различие между языками ассемблера и языками программирования системного уровня состоит в типизации. Я использую этот термин для обозначения того, до какой степени значение информации бывает определено еще прежде, чем приходит время ее использования в программе. В сильно типизированных языках требуется, чтобы программист заранее декларировал способ использования каждого фрагмента информации, и затем уже языковые средства препятствуют применению ее каким-либо иным способом. В слабо же типизированных языках на способ обработки информации не налагается предварительных ограничении; интерпретация каждого элемента данных определяется только тем, как он фактически используется, без учета каких-либо предварительных объявлении.

Современные компьютеры устроены таким образом, что им не известно понятие типа. Каждое слово памяти может содержать значение любого типа; целое число, число с плавающей запятой, указатель или машинную команду. Интерпретация значения определяется способом его использования. Если указатель следующей машинной команды указывает в процессе исполнения машинной команды на некоторое слово в памяти, то оно и рассматривается как команда; если адрес слова задан в параметрах команды целочисленного сложения, то его значение и обрабатывается как целое число; и т. д. Одно и то же слово памяти может использоваться в различных случаях разными способами.

В противоположность этому для современных языков программирования характерна строгая типизация. Каждая переменная в языке программирования системного уровня должна быть объявлена с указанием конкретного типа, такого как целое число или указатель на строку символов, и затем использоваться только соответствующими этому типу способами.

Данные и программный код разделены; создание нового кода по ходу исполнения программы затруднено, если вообще возможно. Переменные могут объединяться в структуры или объекты с четко определенной субструктурой и методами манипулирования своими компонентами. Объект одного типа не может быть использован в ситуации, где предписано применение объект другого типа.

Языки описания сценариев создавались для связывания готовых программ. Их применение подразумевает наличие достаточного ассортимента мощных компонентов, которые требуется только объединить друг с другом.

Типизация дает ряд преимуществ. Во-первых, крупные программы становятся благодаря ей более управляемыми. Четкость системы типов делает для программиста ясным, для чего предназначены те или иные данные; он легко может различать их между собой и соответственно использовать. Во-вторых, компиляторы используют информацию о типах для обнаружения некоторых видов ошибок, таких как попытка, использовать число с плавающей запятой в качестве указателя. В-третьих, типизация повышает производительность приложения, позволяя компиляторам генерировать более специализированный код. Например, если компилятору известно, что некоторая переменная всегда содержит целочисленные значения, он может генерировать для манипулирования ею целочисленные инструкции; если же тип переменой компилятору неизвестен, то приходиться вставлять дополнительные инструкции для проверки типа во время исполнения.

На рисунке 1 представлено распределение ряда языков программирования по мощности и степени строгости типизации.

5. Языки описания сценариев.

Языки описания сценариев, такие как Perl, Python, Rexx, Tcl, VisualBasic и языки оболочек UNIX, предполагают стиль программирования, весьма отличный от характерного для языков системного уровня. Они предназначаются не для написания приложения с “нуля”, а для комбинирования компонентов, набор которых создается заранее при помощи других языков. Например, Tcl, VisualBasic могут использоваться для построения пользовательских интерфейсов из имеющихся элементов управления, а языки описания сценариев для оболочек UNIX применяются для формирования “конвейеров” обработки потоков данных из набора стандартных фильтров. Языки описания сценариев часто применяются и для дополнения готовых компонентов новыми возможностями; однако эта деятельность редко охватывает создание сложных алгоритмов или структур данных, которые уже обычно бывают уже заложены в компоненты. Иногда языки описания сценариев даже называют связующими или языками системной интеграции.

Для языков описания сценариев характерно отсутствие типизации, которая только усложнила бы задачу соединения компонентов. Все элементы в них выглядят и функционируют одинаково и являются полностью взаимозаменяемыми. Например, в Tcl или VisualBasic переменная может содержать в одной точке программы строку, а в другой – целое число. Код и данные также часто бывают взаимозаменяемы. Например, Tcl, VisualBasic переменная может содержать в одной точке программы строку, а в другой - целое число. Код и данные также часто бывают взаимозаменяемы, так что программа может генерировать другую программу -– и сразу же запускать ее исполнение. Обычно языки описания сценариев используют переменные строковых типов, которые обеспечивают единообразный механизм представления для различных сущностей.

mirznanii.com

Языки программирования плк (plc) - Asutpp

Контролер – это управляющее устройство. Действительно функциональным он становится только тогда, когда вы создаете и запускаете программу по его использованию.

Отсюда вытекает главная задача программируемого логического контролера – исполнение программы, которая осуществляет руководство технологического процесса.

Какой набор программ доступен для ПЛК? В принципе любой набор возможен. Главное, чтобы размер свободных ресурсов, данного инструмента, вам был не помехой. Разработчик получает широкие возможности по написанию программ.

Что же необходимо, чтобы осуществить программирование контроллера? Во – первых нужен программист, который бы досконально разбирался в данном вопросе. Во – вторых необходим сам компьютер и конечно пакет разработки.

Функционал средств разработки

Обычно пакет разработки поставляется за дополнительную плату. Хотя в принципе часто встречается, что данный пакет уже изначально включен в программное обеспечение по инсталляции.

Какой функционал предлагает среда разработки?

Большой набор библиотек, программные блоки, определенные процедуры и готовые шаблоны.
Инструментарий для проверки, тестированию и запуску программы на компьютере минуя контроллер.
Также предложен инструмент для автоматизации документирования программы, которая была создана, в пределах принятых стандартов.

И наконец необходимо отметить главное достоинство – это поддержка порядка шести языков программирования. Единственным недостатком является то, что совместимость программ реализована на низком уровне. Производители ПЛК не пришли к унификации и каждый выпускает, данное устройство, со своей программной средой.

Виды языков программирования для ПЛК

LD (Ladder) – это среда разработки, которая основана на графике. Своего рода, она представляет собой подобие релейной схемы. Разработчики данного стандарта считают, что использование такого вида программной среды существенно облегчает переобучение инженеров релейной автоматики на ПЛК.

К главным недостаткам, данного языка программирования, можно отнести неэффективность при обработке процессов с большим количеством аналоговых переменных, так как он построен для представления процессов с дискретным характером.

FBD ( Диаграмма Функциональных Блоков) – здесь также используется графическое программирование. Образно говоря, FBD определяет собой некую множественность функциональных блоков, которые имеют соединения между собой (вход и выход).

Данные связи являются переменными и выполняют пересылку между блоками. Каждый блок в отдельности может представлять определенную операцию( триггер, логическое “или” и т.д.). Переменные задаются с помощью определенных блоков, а цепи выхода могут иметь связи с конкретными выходами контроллера или связи с глобальными переменными.

SFC ( Sequential Function Chart) – может использоваться с языками ST и IL, он также основан на графике. Принцип его построения близок к образу конечного автомата, данное условие относит его к самым мощным языкам программирования.

Технологические процессы, в данном языке, построены по типу определенных шагов. Структура шагов состоит из вертикали, которая идет сверху вниз. Каждый шаг – это конкретные операции. Описать операцию можно не только с помощью SFC, но и с помощью ST и IL.

Как только шаг выполнен, то идет действие по передачи управления следующему шагу. Переход между шагами может быть двух видов. Если на шаге выполнено какое – то условие и дальнейшим действием является переход на следующий шаг, значит – это условный переход. В случае же, если происходит полное выполнение всех условий на данном шаге и только потом осуществляется переход на следующий шаг, то-это безусловный переход.

Недостатком SFC можно считать, что в процессе работы может быть активировано несколько шагов, не в параллельных потоках. Поэтому необходим глобальный контроль со стороны программиста.

ST ( Структурированный Текст) – относится к языкам высокого уровня и имеет много сходного с Pascal и Basic.

ST позволяет интерпретировать более шестнадцати типов данных и имеет возможность работать с логическими операциями, циклическими вычислениями и т.д.

Небольшим недостатком можно определить отсутствие графической среды. Программы представлены в виде текста и данное условие усложняет освоение технологии.

IL ( Список Команд) – язык подобен Ассемблеру, обычно используется для кодировки блоков по отдельности. Плюсом является то, что данные блоки имеют большую скорость работы и низкую требовательность к ресурсам.

CFC ( Continuous Flow Chart) – относится к языкам высокого уровня. В принципе – это явное продолжение языка FBD.

Процесс проектирования состоит из использования готовых блоков и размещения их на экране. Далее происходит их настройка и размещения соединений между ними.

Каждый блок – это управление определенным технологическим процессом. Здесь идет основной уклон на технологический процесс, математика уходит на второй план.

www.asutpp.ru

История языков программирования - это... Что такое История языков программирования?

Эта статья описывает важнейшие этапы в истории развития языков программирования. За деталями обратитесь к хронологии языков программирования.

Начало развития

Первые программы заключались в установке ключевых переключателей на передней панели вычислительного устройства. Очевидно, таким способом можно было составить только небольшие программы.

С развитием компьютерной техники появился машинный язык, с помощью которого программист мог задавать команды, оперируя с ячейками памяти, полностью используя возможности машины. Однако использование большинства компьютеров на уровне машинного языка затруднительно, особенно это касается ввода-вывода. Поэтому от его использования пришлось отказаться.

Например, для организации чтения блока данных с гибкого диска программист может использовать 16 различных команд, каждая из которых требует 13 параметров, таких как номер блока на диске, номер сектора на дорожке и т. п. Когда выполнение операции с диском завершается, контроллер возвращает 23 значения, отражающие наличие и типы ошибок, которые надо анализировать.

«Слова» на машинном языке называются инструкции, каждая из которых представляет собой одно элементарное действие для центрального процессора, такое, например, как считывание информации из ячейки памяти.

Каждая модель процессора имеет свой собственный набор машинных команд, хотя большинство из них совпадает. Если Процессор А полностью понимает язык Процессора Б, то говорится, что Процессор А совместим с Процессором Б. Процессор Б будет называться не совместимым с Процессором А если А имеет команды, не распознаваемые Процессором Б.

На протяжении 60-х годов запросы на разработку программного обеспечения возросли и программы стали очень большими. Люди начали понимать, что создание программного обеспечения — гораздо более сложная задача, чем они себе представляли. Это привело к тому, что было разработано структурное программирование. С развитием структурного программирования следующим достижением были процедуры и функции. К примеру, если есть задача, которая выполняется несколько раз, то её можно объявить как функцию или процедуру и в выполнении программы просто вызывать её. Общий код программы в данном случае становится меньше. Функции позволяют создавать модульные программы.

Следующим достижением было использование структур, благодаря которым перешли к классам. Структуры — это составные типы данных, построенные с использованием других типов. Например, структура время. В неё входит: часы, минуты, секунды. Программист мог создать структуру время и работать с ней, как с отдельной структурой. Класс — это структура, которая имеет свои переменные и функции, которые работают с этими переменными. Это было очень большое достижение в области программирования. Теперь программирование можно было разбить на классы и тестировать не всю программу, состоящую из 10’000 строк кода, а разбить программу на 100 классов, и тестировать каждый класс. Это существенно облегчило написание программного продукта.

Язык ассемблера

В случае, когда нужно иметь эффективную программу, вместо машинных языков используются близкие к ним машинно-ориентированные языки — ассемблеры. Люди используют мнемонические команды взамен машинных команд.

Но даже работа с ассемблером достаточно сложна и требует специальной подготовки.

Например, для процессора Zilog Z80 машинная команда 00000101 предписывает процессору уменьшить на единицу свой регистр B. На языке ассемблера это же будет записано как DEC B.

Структурное программирование

Следующий шаг был сделан в 1954 году, когда был создан первый язык высокого уровня — Фортран (англ. FORTRAN - FORmula TRANslator). Языки высокого уровня имитируют естественные языки, используя некоторые слова разговорного языка и общепринятые математические символы. Эти языки более удобны для человека, с помощью них, можно писать программы до нескольких тысяч строк длиной. Однако легко понимаемый в коротких программах, этот язык становился нечитаемым и трудно управляемым, когда дело касалось больших программ. Решение этой проблемы пришло после изобретения языков структурного программирования (англ. structured programming language), таких как Алгол(1958), Паскаль(1970), Си(1972).

Структурное программирование предполагает точно обозначенные управляющие структуры, программные блоки, отсутствие инструкций безусловного перехода (GOTO), автономные подпрограммы, поддержка рекурсии и локальных переменных.

Суть такого подхода заключается в возможности разбиения программы на составляющие элементы.

Также создавались функциональные (аппликативные) языки (Пример: Lisp — англ. LISt Processing, 1958) и логические языки (пример: Prolog — англ. PROgramming in LOGic, 1972).

Хотя структурное программирование, при его использовании, дало выдающиеся результаты, даже оно оказывалось несостоятельным тогда, когда программа достигала определенной длины. Для того чтобы написать более сложную (и длинную) программу, нужен был новый подход к программированию.

ООП

В итоге в конце 1970-х и начале 1980-х были разработаны принципы объектно-ориентированного программирования. ООП сочетает лучшие принципы структурного программирования с новыми мощными концепциями, базовые из которых называются инкапсуляцией, полиморфизмом и наследованием.

Примерами объектно-ориентированных языков являются Object Pascal, C++, Java и др.

ООП позволяет оптимально организовывать программы, разбивая проблему на составные части, и работая с каждой по отдельности. Программа на объектно-ориентированном языке, решая некоторую задачу, по сути, описывает часть мира, относящуюся к этой задаче.

Пример записи программы на разных языках

Язык высокого уровня (Delphi)

Ассемблер x86 (сопроцессор)

fldpi fmul qword ptr [Y] fsin fld1 faddp st(1), st(0) fstp qword ptr [X]

Машинный код (шестнадцатеричное представление, каждая команда начинается с новой строки)

D9 EB DC 0D D0 97 40 00 D9 FE D9 E8 DE C1 DD 1D 98 97 40 00

Машинный код (двоичное представление)

11011001 11101011 11011100 00001101 11010000 10010111 01000000 00000000 11011001 11111110 11011001 11101000 11011110 11000001 11011101 00011101 10011000 10010111 01000000 00000000

Ссылки

dal.academic.ru