Узнайте все об IT
вместе с Павлом Волей
Кнопка закрыть топ-бар
ГлавнаяБлогЯзык программирования Fortran: история создания и актуальность в 2022
Дизайн сайта в Figma
5 455
Время чтения: 15 минут

Язык программирования Fortran: история создания и актуальность в 2022

Сохранить статью:
Сохранить статью:
В статье рассказывается:
  1. История возникновения Fortran
  2. Структура языка программирования Fortran
  3. Достоинства и недостатки языка Fortran
  4. Компиляторы для языка программирования Fortran
  5. Перспективы языка программирования Fortran

Язык программирования Fortran был разработан в середине 50-х годов ХХ века и стал первым высокоуровневым типом. Сегодня можно часто услышать, что его время прошло с появлением массовых компьютеров и осталось в эпохе перфокарт и ЭВМ размером с целую комнату.

Однако данный язык до сих пор актуален. В нашей статье мы расскажем, как появился Fortran, в чем его особенности, разберем плюсы и минусы, а также поговорим, где он используется сегодня и есть ли у него перспективы.

История возникновения Fortran

Руководитель группы разработчиков в команде IBM — John Warner Backus в 54 году прошлого века опубликовал ряд статей, благодаря которым и стало возможным появление термина FORTRAN. Это были публикации «Предварительный отчет» и «Спецификации для IBM Matmal Transmula TRANslating System». А еще через два года работы, возглавляемая Бэкусом команда представила миру первый компилятор языка программирования Fortran (25 тыс. строк для IBM 704).

История возникновения Fortran
История возникновения Fortran

Вначале, название этой системы писалось исключительно большими буквами: FORTRAN. Его применяли для различных версий до появления Fortran 77. Для бесплатных вариантов синтаксиса новое написание использовалось, начиная с Фортран 90. Особенность версии Fortran 77 заключается в том, что в состав языка не входили строчные символы, но в качестве дополнения многие компиляторы их могут поддерживать.

Как создавался язык программирования Fortran?

  • Первая программа, которая компилировала текст, написанный на языке Фортран, в набор машинных кодов разрабатывалась с нуля в период с 54 по 57 года прошлого века. Тогда еще не были созданы высокоуровневые (= HLL) символьные системы. В основном все ОС отличались простотой, а память компьютеров не превышала 16 Kb. Тот компилятор был ориентирован на IBM 704. Система HLL оказалась более производительной, чем ассемблер, что и способствовало ее быстрому распространению.
  • Разработка Fortran завершилась в 1958 году. Тогда же появился и третий Фортран, но эта версия еще не была широко представлена.
  • Фортран IV появился уже в 1961 году. Он включал ряд улучшенных разработок, в том числе, были реализованы операторы COMMON и EQUIVALENCE.
  • Еще через год агентством стандартизации США были развернуты работы по разработке стандартов для объективно ориентированной системы Фортран. Это был необходимый шаг для того, чтобы этот язык программирования мог использоваться на всех новых компьютерах. В результате Fortran получил еще большую популярность и был доступен на Apple и TRS80.
  • Первый международный стандарт HLL получил реализацию в языке FORTRAN 66 в 1967 году. Благодаря его публикации, ФОРТРАН по широте своего применения намного опередил другие языки того времени. В средине 1970-х годов прошлого века эта система уже использовалась почти на всех ПК, мини или мэйнфреймах. В языке программирования FORTRAN 66 применялись утверждение if, goto-statement и spagethi-программы. Аналогичное структурированное написание программ получило особую популярность в шестидесятых и семидесятых годах.
Система Fortran работала на перфорированных картах, в том числе и с платформой FMS. Разработчикам приходилось оптимизировать размещение источников языка до того момента, когда в Fortran 90 появился «свободный» синтаксис. В этой системе началом кода массива, который не превышал 72000 символов, был 7-й столбец.

При этом, пока не появилась версия языка программирования Fortran 90 не учитывались пробелы, расположенные между 7-м и 72-м столбцами. Другими словами, цикл «DO I = 1.5» мог представляться в форме записи. В то же время, «DO I = 1,5» имеет значение аналогичное с «DOI = 1.5».

Большое количество промышленных кодов писались в Nastran, NAG и IMSL. Важно, чтобы обновленные вариации языка программирования были совместимы с ранними версиями. Этому требованию полностью соответствовал Фортран 90. Эта версия совместима с Fortran 77. В дальнейшем при появлении новых разработок данное требование уже не соблюдалось.

История возникновения Fortran
История возникновения Fortran

Более современные версии языка программирования Fortran 90 и 95 были обновлены до стандарта Фортран 2003, который действует до настоящего времени. Отметим, что новые программы для компилирования в машинный код могут без ограничений использоваться в современных версиях и могут поддерживать даже 64-хразрядные процессоры. Кроме того, с учетом существующих тенденций разработчики создали компиляторы для Linux в форме объектно-ориентированной системы Actor Fortran.

Структура языка программирования Fortran

Программа на языке программирования Fortran представляет собой систему, составленную из элементов библиотеки, включающих основной программный текст, модули, внешние подпрограммы и процедуры.

ТОП-30 IT-профессий
2022 года с доходом
от 200 000 ₽
Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.
Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности и направления в IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились с карьерной целью на ближайшее будущее!

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Александр Сагун
Александр Сагун
Исполнительный
директор Geekbrains
pdf иконка

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2022

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

doc иконка

Подборка 50+ ресурсов об IT-сфере

Только лучшие телеграм-каналы, каналы Youtube, подкасты, форумы и многое другое для того, чтобы узнавать новое про IT

pdf иконка

ТОП 50+ сервисов и приложений от Geekbrains

Безопасные и надежные программы для работы в наши дни

pdf 3,7mb
doc 1,7mb
Уже скачали 12535 pdf иконка

Любая программа включает базовый набор комбинаций компьютерных инструкций и данных. Кроме того, она может содержать/не содержать дополнительные программные модули. Синтаксис основного набора:

program program_name

implicit none

! type declaration statements

! executable statements

end program program_name

Приведем пример компьютерной программы, для добавления 2-х чисел и вывода результата:

Live Demo

program addNumbers

! This simple program adds two numbers

implicit none

! Type declarations

real :: a, b, result

! Executable statements

a = 12.0

b = 15.0

result = a + b

print *, ‘The total is ‘, result

end program addNumbers

В результате компиляции и запуска такой записи, программа позволяю получить результат в виде:

The total is 27.0000000

Следует учесть:

  • Началом каждой компьютерной программы на языке Fortran выступает запись ключевого слова program, а в ее конце указывается end program, после чего прописано название программного продукта.
  • Неявная команда none дает возможность компилирующей программе выполнить проверку правильности объявления типов переменных. Следует в обязательном порядке в начале программы прописывать оператор none вначале каждой программы.
  • Для выделения комментариев в Fortran применяется установленная перед ними метка (!). Все следующие за восклицательным знаком символы или строки компилятор будет игнорировать.
  • Для вывода данных на монитор следует прописать оператор print *.
  • Что программа была более удобной для чтения нужно использовать отступы строк кода.
  • В языке программирования Fortran могут использоваться прописные и строчные символы. Данная система не имеет чувствительности к регистрам, если это не строковые литералы.
Структура языка программирования Fortran
Структура языка программирования Fortran

Базовый комплект символов языка программирования Fortran включает

  • Буквенные символы А … Я и А … Я.
  • Цифровые обозначения 0 … 9.
  • Метка подчеркивания (_)
  • Спецсимволы =: + пробел — * / () [],. $ ‘! «% &; <>?
  • Обозначения включают символы основной библиотеки. Модуль аутентификации (токен) может выступать ключевым словом, идентификатором, постоянной, строковым литералом или символом.
  • Операторы заявления программы составляются из токенов.
Только до 11.07
Как за 3 часа
разбираться в IT
лучше, чем 90%
новичков и выйти на
доход в 200 000 ₽?
Приглашаем вас на бесплатный онлайн-интенсив «Путь в IT»! За несколько часов эксперты GeekBrains разберутся, как устроена сфера информационных технологий, как в нее попасть и развиваться.
Александр Волчек CEO GeekBrains

Интенсив «Путь в IT» поможет:

  • За 3 часа разбираться в IT лучше, чем 90% новичков.
  • Понять, что действительно ждет IT-индустрию в ближайшие 10 лет.
  • Узнать как по шагам c нуля выйти на доход в 200 000 ₽ в IT.
При регистрации вы получите в подарок:
pdf иконка

«Колесо компетенций»

Тест, в котором вы оцениваете свои качества и узнаете, какая профессия в IT подходит именно вам

doc иконка

«Критические ошибки, которые могут разрушить карьеру»

Собрали 7 типичных ошибок, четвертую должен знать каждый!

pdf иконка

Тест "Есть ли у вас синдром самозванца?"

Мини-тест из 11 вопросов поможет вам увидеть своего внутреннего критика

pdf иконка

Гайд по профессиям в IT

5 профессий с данными о навыках и средней заработной плате

Хотите сделать первый шаг и погрузиться в мир информационных технологий? Регистрируйтесь и смотрите интенсив:
Только до 11 июля
Осталось 17 мест

Идентификатор — это имя, которое применяется для определения переменной, действия или других компонентов программы, которые определены пользователем. Приведем также правила его написания в языке программирования Fortran.

  • Максимальное количество символов в идентификаторе — 31.
  • Имя может включать буквенно-цифровые знаки, указанные выше и подчеркивание (_).
  • Начинаться идентификатор может только с буквенного символа.
  • У идентификатор нет чувствительности к регистру.

Ключевыми словами называют специальные, зарезервированные в библиотеке записи, которые нельзя применять в виде идентификаторов/имен.

Приведенная ниже таблица содержит ключевые слова Фортран.

Ключевые слова не I / O
размещаемый выделять назначать назначение блокировать данные
вызов дело персонаж общий сложный
содержит Продолжить цикл данные DEALLOCATE
дефолт делать двойная точность еще иначе если
в другом месте данные конца блока конец делать конечная функция конец, если
конечный интерфейс конечный модуль конец программы выбор конца конец подпрограммы
тип конца конец где запись эквивалентность выход
внешний функция идти к если неявный
в INOUT целое число намерение интерфейс
свойственный Добрый Len логический модуль
список имен сводить на нет только оператор необязательный
из параметр Пауза указатель частный
программа общественности реальный рекурсивный результат
вернуть спасти выберите случай стоп подпрограмма
цель затем тип тип() использование
куда В то время как
Ключевые слова, которые имеют отношение к вводу / выводу
возврат на одну позицию близко ENDFILE формат спрашивать
открыть Распечатать читать перемотка Написать

Достоинства и недостатки языка Fortran

Fortran имеет свои особенности, которые выгодно отличают его среди современных языков программирования. Он был первой компилируемой системой высокого уровня, ориентированной на применение в области науки и техники. Более того, язык программирования Фортран продолжает успешно развиваться, что подтверждает его актуальность, даже при наличии систем, которые появились намного позже. Может показаться, что сейчас нет особых запросов по его использованию, но он все еще имеет большой список преимуществ.

Достоинства языка программирования Fortran:

  • Очень простой и доступный вариант языка для обучения программированию. Система отличается понятным синтаксисом, а ее исторический опыт применения будет полезен для тех, кто только начинает знакомиться с разработкой программ.
  • Освоив азы Fortran, будет не сложно разобраться в других языках.
  • Система имеет обширный набор инструментов, доступных на бесплатной основе, поэтому не придется заморачиваться с лицензиями.
  • Благодаря распространенности во всем мире, Фортран имеет объемную библиотеку и большой ассортимент прикладных приложений, которые созданы за его длинную историю.
  • Эта система стандартизирована для разных платформ, а ее новые версия отличаются совместимостью с более ранними вариантами.
  • Язык программирования Fortran имеет набор средств (трансляторов) для преобразования в машинные системы разных компьютеров.
  • Практически на всех ПК присутствует компилятор Фортран, поэтому у пользователей всегда есть возможности для сложных параллельных вычислений.
  • С помощью этой системы можно формировать компактные и эффективные программные коды, чем и была обусловлена ее востребованность в то время, когда ЭВМ еще не отличались особой производительностью.
  • Язык программирования Fortran полезно изучать тем, кто получает высшее образование по техническим и, особенно, физико-математическим дисциплинам.
Стоит отметить, что на всех этапах своего развития Фортран, несмотря на свою надежность и востребованность, не выделялся особой продвинутостью в сфере технологий написания программ.

Основные минусы языка программирования Fortran:

  • Жесткие требования к формату кода. К примеру, версия Фортран 77 имеет ограничения по длине строки, а в ее начале нужно было делать отступ. Этакие условия делали неудобной работу даже при использовании перфокарт, не говоря уже о мониторе ПК. Позже, начиная со стандарта Fortran 90, эти ограничения смягчили.
  • Небольшой набор команд для управления программной структурой. К примеру, очень сложно было писать программные приложения, при отсутствии оператора GOTO.
  • Слабый набор средств для описания данных.

Компиляторы для языка программирования Fortran

Программы для перевода программных текстов Fortran в набор машинных годов для IBM вплоть до 1997 в основном создавались специалистами Microsoft. Затем корпорация перестала разрабатывать компиляторы для Фортран, ссылаясь на низкую рентабельность. Сейчас основной поставщик таких программ – это компания DEC, которая в 1998 г. вошла в Compaq, а затем уже они совместно слились с HP.

Специалисты DEC разрабатывает компилятор, который интегрирован со средой разработки Digital Visual Fortran и базируется на Майкрософт Визуал Студио. Наибольшую популярность среди программ этой линейки получили FPS 4.0 (Майкрософт Fortran Power Station), DVF 5.0 и 6.0. Все эти компиляторы совместимы с несколькими стандартами языка программирования Fortran.

В результате слияния фирм, дальнейшие продукты разработок были представлены под марками Compaq и HP. Сейчас HP осуществляет продажу среды программирования версии 6.6 для Intel/win32. Фортран поддерживается всеми высокопроизводительными платформами Поддержка Fortran реализована также для всех платформ Hewlett-Packard.

Компания Lahey относится к наиболее крупным поставщикам компиляторов Фортран. Ее специалисты разрабатывают решения, которые ориентированы на ОС Windows и Linux.

На протяжении нескольких лет лучшей средой для программирования на Фортран считалась разработка компании Watcom. Работа над этим компилятором была выделена в обособленный проект Open Watcom, который предлагал решения на открытой основе.

К известным и популярным продуктам, которые развиваются до сих пор, можно отнести компилятор Intel Fortran Compiler. С его помощью можно проводить оптимизацию кода под платформы Интел ia32 и ia64.

Компиляторы для языка программирования Fortran
Компиляторы для языка программирования Fortran

Среди решений, поставляемых на бесплатной основе, стоит отметить компилятор, созданный разработчиками Sun Microsystems (входит в Sun Studio). Этот продукт обеспечивает генерацию эффективного кода под SPARC, x86 и x86_64, а также совместим с ОС Solaris, так и GNU/Linux.

Открытую среду программирования для FORTRAN 77 предлагает фонд свободного программного обеспечения GNU. Этот компилятор доступен почти для всех платформ и совместим с GCC. При этом, продукт фонда не поддерживает все современные стандарты Fortran. Стоит упомянуть и проект g95, который занимается разработкой среды для Fortran 95 на базе GCC компилятора.

Перспективы языка программирования Fortran

По статистике, около 0,74 % запросов в популярных поисковых системах в отношении языков программирования связаны с системой Fortran. Чтобы показать, насколько высок этот показатель, стоит отметить, что у таких известных языков, как Lisp, Scala, Clojure, LabVIEW, Haskell, Rust и VHDL, он оказался намного меньшим.

За время развития системы Fortran компиляторы для нее создавали: IBM, Майкрософт, Compaq, Hewlett-Packard, Oracle и др. В результате этот язык программирования получил совместимость с ОС Windows, Mac OS и Linux. Сейчас, благодаря приложению CCTools для Андроид, программу-компилятор даже можно взять с собой. Ее запуск, при некоторых манипуляциях, возможен и на iPhone.

Спрос на использование Фортран остается довольно высоким в научной и технической сферах. Этот язык программирования применяют для анализа прогнозов погоды, сейсмической активности, в молекулярной динамике и океанографии. Это эффективная система обработки и представления данных в цифровой форме, которая зарождалась еще в те времена, когда только стали появляться первые калькуляторы для массового потребителя.

Нельзя не отметить, что некоторая часть популярности Fortran обусловлена его историей. Длительное время он развивался, не испытывая острой конкуренции, что позволило сформировать масштабную клиентскую базу, обширные библиотеки и надстройки. Так как новые версии этого языка поддерживали предшествующие, то у инженеров, ученых и других потребителей языка Фортран не возникало мысли об отказе от его применения.

Сейчас основным «соперником» рассматриваемой системы выступает MATLAB, отличающейся более высокой универсальностью и удобством работы. При этом, конкурент имеет и свои минусы. У MATLAB присутствуют жесткие ограничения по параметрам ПО. Он обходится довольно дорого и часто его применение можно считать излишним.

Сложно предвидеть развитие IT технологий и языков программирования на ближайшие 20 или даже 10 лет. Если же сегодня проанализировать основных конкурентов Фортран, к примеру Go то можно отметить, что основные недостатки их обусловлены универсализацией. Другими словами, разработчики языка программирования Fortran четко определились со специализацией, которая ориентирована на учёных.

Они принимают во внимание мнение своей целевой аудитории и стремятся удовлетворить ее пожелания. Скорее всего, и в будущем команда Фортран не станет отказываться от своей направленности в угоду новым тенденциям. Это значит, что еще минимум одно поколение программистов будет использовать эту систему, а затем миру будет представлена новая версия популярного языка программирования Fortran.

Оцените статью
Рейтинг: 5
( голосов 3 )
Поделиться статьей
Добавить комментарий

Забрать
гарантированный
подарок

Получите бесплатно подборку файлов от GeekBrains:

Осталось 17 мест

Поздравляем!
Вы выиграли:

2-х дневный интенсив "Путь в IT"

Не пропустите сообщение!
Мы скоро свяжемся с вами!

Редирект для продолжения диалога
×
Максим Федотов
Максим Федотов печатает ...