UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GHEORGHE ASACHI” DIN IAȘIFacultatea de Construcții si Instalații Master: Inginerie StructuralăProgramare Avansată pentru Proiectare si Cercetare în Construcții

Tema nr.1Istoricul limbajului de programare Fortran

Iași, octombrie 2012

1

Istoricul limbajului de programare Fortran

Fortran (FORTRAN) este un  limbaj de programare născut în anul 1950 și care este încă folosit după jumătate de secol de existență. Numele său își are originea din "Formula Translating System". Versiunile mai vechi ale acestui limbaj erau cunoscute drept FORTRAN, dar după Fortran 90 numele nu a mai fost scris în întregime cu majuscule. La inceput a fost un limbaj procedural, iar cele mai recente versiuni au incluse suport pentru programare obiectuală. Primul compilator FORTRAN a fost dezvoltat pentru IBM 704 în 1954–1957 de o echipă IBM condusă de John W. Backus. Acesta a fost un compilator de optimizare, deoarece autorii considerau că nimeni nu ar fi folosit limbajul dacă performanțele sale nu ar fi fost comparabile cu Assemblerul. Un compilator este un program (sau set de programe) care traduce textul unui program scris într-un limbaj de programare „sursă” într-un alt limbaj de calculator, numit limbaj „țintă”. Sursa originală se numește de obicei cod sursă, iar rezultatul cod obiect. De obicei rezultatul are o formă potrivită pentru procesarea de către alte programe (de ex. un linker), și poate fi inteligibil și pentru oameni. Codul obiect poate fi însă și un program executabil. Numele de „compilator” este folosit pentru un program care traduce dintr-un limbaj high-level într-unul low-level. Un program care face operația inversă se numește „decompilator”, iar unul care traduce între două limbaje high-level se numește „translator”. Limbajul a fost adoptat pe scară largă de către oamenii de știință pentru scrierea programelor ce foloseau numere în mod intensiv, fapt ce a încurajat autorii de compilatoare să producă soft-ul lor în așa fel încât să genereze cod mai rapid. În special includerea unui tip de date numeric complex în limbajul FORTRAN l-a făcut potrivit pentru folosirea în știința computațională. Numeroase standarde ale limbajului au apărut: FORTRAN II în 1958, FORTRAN IV în 1961, FORTRAN 66 în 1966, FORTRAN 77 în 1977, Fortran 90 în 1990, Fortran 95 în 1995, și Fortran 2003 în 2003. Fortran III a fost creat în 1958, lăsând posibilitatea includerii de cod asamblare de tip Inline în programele sale; dar nu a fost niciodată dat spre folosință deoarece conceptul de portabilitate al unui limbaj de nivel înalt ar fi fost pierdut. La sfârșitul anului 1953, John W. Backus a prezentat o propunere superiorilor sai de la IBM pentru a dezvolta o alternativă mai practica limbajului de asamblare pentru programarea lor. Echipa era formată din programatori ca: Richard Goldberg, Sheldon F., Herrick Harlan, Sheridan Peter, Nutt Roy, Nelson Robert, Irving Ziller, Haibt Lois, și Sayre David. Conceptele lor au inclus intrarea mai ușoară de ecuații într-un calculator, o idee dezvoltată de J. Halcombe Laning și a demonstrat în compilatorul lui GEORGE in 1952. Un proiect de specificație pentru IBM "Formula Translating System" a fost finalizat până la jumătatea anului 1954. Primul manual de FORTRAN a apărut în octombrie 1956, cu un compilator FORTRAN prima livrare a fost în luna aprilie 1957. Aceasta a fost primul compilator de optimizare, deoarece clienții au fost reticenți in a folosi un limbaj de programare de nivel înalt cu excepția cazului în care compilatorul său ar putea genera un cod al cărui performanță a fost comparabilă cu cea a limbajului de asamblare mână-codat.

2

În timp ce comunitatea a fost sceptică că această nouă metodă ar putea depași, eventual, mana-codificare, a redus numărul de declarații de programare necesare pentru a opera o mașină cu un factor de 20, și a câștigat rapid accordul. John Backus a declarat în timpul unui interviu in 1979, ca o parte din munca lui a inceput sa fie leneșă, nu îi place să scrie programe, dar când lucra pentru IBM 701, a început să scrie programe pentru calculul traiectoriei rachetelor, a început să lucreze la un sistem de programare pentru a scrie mai ușor programe. Limbajul de programare a fost adoptat pe scară largă de către oamenii de știință de scriere a programelor intensiv numeric, care a încurajat scriitorii compilator pentru a produce compilatoare, putând generând un cod mai rapid și mai eficient. Includerea unui număr de tip complex de date în limbaj de programe, a făcut din Fortran un program în special pentru aplicațiile tehnice, cum ar fi ingineria construcțiilor. Prin 1960, versiunile de FORTRAN au fost disponibile pentru IBM 709, 650, 1620, 7090 și calculatoare. În mod semnificativ, popularitatea limbajului de programare FORTRAN a stimulat producătorii concurenți de calculatoare pentru a oferi compilatoare FORTRAN pentru mașinile lor, astfel că, prin 1963 peste 40 de compilatoare FORTRAN au existat. Din aceste motive, FORTRAN este considerată a fi prima limbă de programare utilizată pe scară largă. La început FORTRAN pentru IBM 701 conținea 32 de declarații:

Dimensiuni si declarații echivalente; Atribuirea declarațiilor; IF pentru verificarea excepțiilor; GOTO, ASSING; Formatat I/O: FORMAT, READ, READ INPUT TAPE, WRITE, WRITE OUTPUT TAPE,

PRINT, și PUNCH; Neformatat I/O: READ TAPE, READ DRUM, WRITE TAPE, și WRITE DRUM; Altele I/O: END FILE, REWIND, și BACKSPACE; PAUSE, STOP, și CONTINUE;

Fortran II a apărut in 1958, acesta mai are 6 noi declarații introducându-se față de FORTRAN prima versiune:

SUBROUTINE, FUNCTION, și END; CALL și RETURN; COMMON;

De-a lungul următorilor ani, FORTRAN al II-lea a adăugat, de asemenea, suport pentru dubla precizie și tipuri de date complexe. IBM a dezvoltat de asemenea si FORTRAN III, in 1958. Acesta nu a fost lansat in producție.

FORTRAN IV

3

Începând din 1961, ca urmare a cerințelor clienților, IBM a început dezvoltarea unui FORTRAN IV, care a eliminat caracteristicile mașinii-dependente de FORTRAN II (ca de exemplu citirea TAPE INPUT), în timp ce adăugarea de noi caracteristici, cum ar fi un tip de date logice, expresii logice booleene și logică IF ca o alternativă la aritmetică. FORTRAN IV a fost în cele din urmă lansat în 1962, în primul rând pentru IBM 7030, urmate de versiuni pentru IBM 7090 si IBM 7094. Până în 1965, FORTRAN IV trebuia să fie în conformitate cu un "standard" acesta fiind dezvoltat de Asociația de Standardizare Americană X3.4.3 FORTRAN Working group. În acest timp FORTRAN IV a început să devină un instrument important educațional, cum ar fi WATFOR Waterloo University și WATFIV au fost create pentru a simplifica procesele complexe de compilare si link-ul de compilatoare anterioare. Poate că cea mai semnificativă evoluție în istoria timpurie a FORTRAN a fost decizia Asociației Americane de Standarde (ANSI acum) pentru a forma un comitet sponsorizat de BEMA ( Business Equipment Manufacturers Association), pentru a dezvolta un " Standard American Fortran". Cele două standarde care au ca rezultat, aprobate în luna martie 1966, sunt definite ca două limbi, FORTRAN (bazat pe FORTRAN IV, care a servit ca un standard de facto) și cel de bază FORTRAN (bazat pe FORTRAN II, dar deposedat de mașinile sale dependente de caracteristici). FORTRAN definită de primul standard, notată oficial X3.9-1966, a devenit cunoscut sub numele de FORTRAN 66 (deși mulți au continuat să se refere la ea ca FORTRAN IV, limbajul pe care standardul a fost bazat în mare măsură). FORTRAN 66 în mod eficient a devenit prima "industrie-standard" de versiune de FORTRAN. FORTRAN 66 au inclus:

Programul principal: SUBROUTINE, FUNCTION și BLOCK DATA; INTEGER, REAL, DOUBLE PRECISION, COMPLEX și LOGICAL; COMMON, DIMENSION și EQUIVALENCE; Logical IF și declarațiile IF; READ, WRITE, BACKSPACE, REWIND și ENDFILE; Declarațiile: CALL, RETURN, PAUSE și STOP;

FORTRAN 77 După eliberarea din 1966 FORTRAN standard, vânzătorii de compilare au introdus o serie de extensii la "Standard Fortran", fapt care i-a determinat comisia ANSI X3J3 în 1969 să înceapă lucrările de revizuire, sub sponsorizarea CBEMA ( Computer Business Equipment Manufacturers Association) (fosta BEMA). Proiectele finale ale acestui standard revizuit în 1977, a dus la aprobarea formală a noului standard, FORTRAN, în aprilie 1978. Noul standard, cunoscut sub numele de FORTRAN 77 și oficial notează X3.9-1978, a adăugat un număr de caracteristici importante pentru a aborda multe dintre deficiențele din FORTRAN 66:

Bloca IF și END IF, ELSE ; Declarații IMPLICIT;

În această revizuire a standardului, o serie de caracteristici au fost eliminate sau modificate. (DELETE a fost singura alternativă admisibilă pentru X3J3 la acel moment, deoarece conceptul de "dezaprobare" nu a fost încă disponibil pentru standardele ANSI.)

4

FORTRAN 90 Succesorul mult întârziat pentru FORTRAN 77, cunoscut sub numele de Fortran 90 (și înainte de asta, Fortran 8X), a fost în cele din urmă lansat ca standardul ISO / IEC 1539:1991 în 1991 și un standard ANSI în 1992. În plus, față de schimbarea ortografia oficială de la FORTRAN la Fortran, această revizuire majoră a adăugat multe caracteristici noi, pentru a reflecta modificările semnificative în practică de programare care au evoluat de la standard de 1978:

Identificatori de până la 31 de caractere în lungime; Interfețe de utilizator scrise pentru procedurile de generice; Capacitatea de a opera pe tablouri (array sau secțiuni) ca un ansamblu de matematică, astfel

simplificând foarte mult și calcule de inginerie; Caietul de sarcini portabil de precizie numerică sub controlul utilizatorului;

FORTRAN 95 Fortran 95, publicat oficial ca ISO / IEC 1539-1:1997, a fost o revizuire minoră, cea mai mare parte pentru a rezolva unele probleme nerezolvate de la Fortran 90 standard. Cu toate acestea, Fortran 95 a adaugat, de asemenea, un număr de extensii, în special de la caietul de sarcini de înaltă performanță Fortran. Un supliment important la Fortran 95 a fost raportul tehnic ISO TR-15581: Enhanced Data, cunoscut sub numele de Allocatable TR. Un alt supliment important la Fortran 95 a fost raportul tehnic ISO TR-15580: informal cunoscut sub numele de IEEE TR.

FORTRAN 2003 Fortran 2003, publicat oficial ca ISO / IEC 1539-1:2004, este o revizuire majoră, introducând multe caracteristici noi. Un rezumat cuprinzător de noile caracteristici ale Fortran 2003 este disponibil la lucru Fortran Group (ISO / IEC JTC1/SC22/WG5) site-ul Web oficial. Un supliment important pentru Fortran 2003 a fost raportul tehnic ISO TR-19767: facilități îmbunătățite modul în Fortran. Acest raport a furnizat submodule, care fac module Fortran mai asemanatoare cu Modula-2. FORTRAN 2008 Standardul cel mai recent, ISO / IEC 1539-1:2010, informal cunoscut sub numele de Fortran 2008, a fost aprobat în septembrie 2010. Ca și în Fortran 95, acesta este un upgrade minor, care încorporează clarificări și corecțiile aduse Fortran 2003.

Elementele limbajului FORTRAN sunt urmatoarele: literele mari ale alfabetului latin: A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O, P, Q, R, S, T, U, V,

W, X, Y, Z;

5

cifrele arabe: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9; caractere speciale:

o + plus;

o ' apostrof;

o – minus;

o ( paranteză deschisă;

o / slash;

o ) paranteză închisă;

o = egal;

o * asterisc;

o . punct;

o , virgulă;

o & și;

o $ dolar american;

Bibliografie: USA Fortran Standard, March 7, 1966; CSI 169 Notes – Fortran 90/95/2003/2008- Santa Clara University; Programmer’s References Manual Fortran, october 15, 1956; IBM System/360 and system/370 FORTRAN Language;

6