Модула-2 - Википедия - Modula-2

Модула-2
Парадигмыимператив, структурированный, модульный, скрытие данных и процедур, одновременный
СемьяВирт
РазработаноНиклаус Вирт
Впервые появился1978; 42 года назад (1978)
Печатная дисциплинаСтатический, сильный, безопасный
ОбъемЛексический
Операционные системыКроссплатформенность
Расширения имени файла.mod, .m2, .def, .MOD, .DEF, .mi, .md
Интернет сайтwww.modula2.org
Основной реализации
Компилятор ETH автор: Никлаус Вирт
GNU Modula-2
ADW Modula-2
Диалекты
PIM2, PIM3, PIM4, ISO
Под влиянием
Modula, Меса, Паскаль, АЛГОЛ W, Евклид
Под влиянием
Модула-3, Оберон, Ада, Фортран 90, Lua, Семя7, Зоннон, Modula-GM

Модула-2 структурированный, процедурный язык программирования разработан между 1977 и 1985 гг. Никлаус Вирт в ETH Цюрих. Он был создан как язык для Операционная система (ОС) и программное обеспечение из Лилит персональное рабочее место.[1] Позже он был использован для программирования вне контекста Лилит.

Вирт рассматривал Modula-2 как преемника своих более ранних языков программирования. Паскаль и Modula.[2][3] Основные концепции:

  1. Модуль как компилирующая единица для раздельной компиляции
  2. Сопрограмма как основной строительный блок для параллельных процессов
  3. Типы и процедуры, обеспечивающие доступ к машинным данным

На языковой дизайн оказали влияние Меса язык и Xerox Alto, оба из Xerox PARC, который Вирт видел во время своего 1976 года. творческий отпуск год там.[4] Компьютерный журнал Байт посвятил августовский выпуск 1984 г. языку и окружающей его среде.[5]

За Модулой-2 последовала Модула-3, а позже Оберон серия языков.

Описание

Модула-2 общего назначения процедурный язык, достаточно гибкий, чтобы делать системное программирование, но с гораздо более широким применением. В частности, он был разработан для прямой поддержки раздельной компиляции и абстрагирования данных. Большая часть синтаксиса основана на более раннем и более известном языке Вирта, Паскаль. Modula-2 была разработана, чтобы быть в целом похожей на Паскаль, с удалением некоторых элементов и синтаксической двусмысленности, а также с важным добавлением модуль концепция и прямая языковая поддержка мультипрограммирование.

Язык позволяет использовать однопроходные компиляторы. Такой компилятор Гуткнехта и Вирта примерно в четыре раза быстрее, чем раньше многопроходные компиляторы.[6]

Вот пример исходного кода программы «Hello world»:

МОДУЛЬ Привет;ИЗ STextIO ИМПОРТ WriteString;НАЧИНАТЬ  WriteString("Привет, мир!");КОНЕЦ Привет.

Модуль-2 модуль может использоваться для инкапсуляции набора связанных подпрограмм и структур данных и ограничения их видимости из других частей программы. В модуле очень чисто реализована функция абстракции данных Modula-2. Программы Modula-2 состоят из модулей, каждый из которых состоит из двух частей: модуль определения, часть интерфейса, которая содержит только те части подсистемы, которые экспортируется (виден другим модулям) и модуль реализации, который содержит рабочий код, который является внутренним для модуля.

В языке есть строгие объем контроль. Объем модуля можно рассматривать как непроницаемую стену: кроме стандартных идентификаторов, нет объект снаружи виден внутри модуля, если явно не импортирован; объект внутреннего модуля не виден снаружи, если он явно не экспортирован.

Предположим, модуль M1 экспортирует объекты a, b, c и P, перечисляя свои идентификаторы в явном списке экспорта.

  ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЬ M1;    ЭКСПОРТ КВАЛИФИЦИРОВАННЫЕ а, б, c, п;    ...

Затем объекты a, b, c и P из модуля M1 становятся теперь известными вне модуля M1 как M1.a, M1.b, M1.c и M1.P. Они экспортируются в квалифицированный способом вовне (предполагается, что модуль M1 глобален). Имя экспортирующего модуля, то есть M1, используется в качестве квалификатора, за которым следует имя объекта.

Предположим, что модуль M2 содержит следующее объявление IMPORT

  МОДУЛЬ M2;    ИМПОРТ M1;    ...

Тогда это означает, что объекты, экспортированные модулем M1 за пределы его включающей программы, теперь могут использоваться внутри модуля M2. Они упоминаются в квалифицированный таким образом: M1.a, M1.b, M1.c и M1.P. Пример:

    ...    M1.а := 0;    M1.c := M1.п(M1.а + M1.б);    ...

Квалифицированный экспорт позволяет избежать конфликтов имен: например, если другой модуль M3 также будет экспортировать объект с именем P, мы все равно сможем различать эти два объекта, поскольку M1.P отличается от M3.P. Благодаря квалифицированному экспорту не имеет значения, что оба объекта называются P внутри своих модулей экспорта M1 и M3.

Существует альтернативный метод, который широко используется программистами Модулы-2. Предположим, что модуль M4 сформулирован так:

  МОДУЛЬ M4;    ИЗ M1 ИМПОРТ а, б, c, п;

Тогда это означает, что объекты, экспортированные модулем M1 вовне, могут снова использоваться внутри модуля M4, но теперь с помощью простых ссылок на экспортированные идентификаторы в неквалифицированный таким образом: a, b, c и P. Пример:

    ...    а := 0;    c := п(а + б);    ...

Этот метод неквалифицированного импорта позволяет использовать переменные и другие объекты вне их модуля экспорта точно так же просто, т. Е. неквалифицированный, как внутри модуля экспорта. Стены, окружающие все модули, теперь стали неактуальными для всех тех объектов, для которых это было явно разрешено. Конечно, неквалифицированный импорт можно использовать только в том случае, если нет конфликтов имен.

Эти правила экспорта и импорта могут показаться излишне ограничительными и многословными. Но они не только защищают объекты от несанкционированного доступа, но также имеют приятный побочный эффект, обеспечивающий автоматическую перекрестную ссылку определения каждого идентификатора в программе: если идентификатор уточняется именем модуля, то определение происходит от этот модуль. В противном случае, если это происходит неквалифицированно, просто выполните поиск в обратном направлении, и вы либо обнаружите объявление этого идентификатора, либо его появление в операторе IMPORT, который называет модуль, из которого он исходит. Это свойство становится очень полезным при попытке понять большие программы, содержащие много модулей.

Язык обеспечивает (ограниченный) однопроцессорный параллелизм (мониторы, сопрограммы и явная передача управления) и для доступа к оборудованию (абсолютные адреса, битовые манипуляции и прерывает ). Он использует система номинального типа.

Диалекты

Есть два основных диалекта Modula-2. Первый PIM, названный в честь книги Программирование в Модуле-2 пользователя Niklaus Wirth. Существовало три основных издания PIM: второе, третье (исправленное) и четвертое издания, каждое из которых описывало небольшие варианты языка. Второй основной диалект - ISO, названный в честь усилий по стандартизации Международная организация по стандартизации. Вот несколько отличий между ними.

  • PIM2 (1983)
    • Требуется явное ЭКСПОРТ пункт в модулях определения.
    • Функция РАЗМЕР необходимо импортировать из модуля СИСТЕМА
  • PIM3 (1985)
    • Удалено ЭКСПОРТ предложение из модулей определения после наблюдения, что все в модуле определения определяет интерфейс к этому модулю, следовательно, ЭКСПОРТ пункт был излишним.
    • Функция РАЗМЕР распространен (виден в любой области без импорта)
  • PIM4 (1988)
    • Уточнено поведение MOD оператор, когда операнды отрицательны.
    • Требуется все МАССИВ ДИСКОВ строки должны быть завершены ASCII NUL, даже если строка точно помещается в свой массив.
  • ISO (1996 и 1998)
    • ISO Modula-2 разрешил большинство двусмысленностей в PIM Modula-2. Добавлены типы данных СЛОЖНЫЙ и LONGCOMPLEX, исключения, завершение модуля (НАКОНЕЦ-ТО раздел) и полную стандартную библиотеку ввода-вывода. Есть множество мелких отличий и уточнений.[7]

Суперсеты

Есть несколько расширенных наборов Modula-2 с языковыми расширениями для определенных областей приложений:

  • Суперсеты PIM
    • Кентерберийский модуль-2, расширенный расширяемыми записями, подобными Оберону [Это было снято и больше нигде не доступно]
    • Модула-2 +, расширен вытесняющими потоками и исключениями
    • Модула-2 *, параллельное расширение[8]
    • Модула-П, еще одно параллельное расширение[9]
    • Modula-Prolog, добавление слоя Prolog[10]
    • Modula / R с расширениями реляционной базы данных
    • Modula-GM, расширения для встраиваемых систем
  • Расширенные наборы ISO
    • ISO10514-2, добавление уровня объектно-ориентированного программирования[11]
    • ISO10514-3, добавление уровня дженериков[12]
  • Суперсеты IEC
    • Mod51, расширенный конструкциями IEC1131 для встраиваемой разработки

Производные

Есть несколько производных языков, которые очень похожи на Modula-2, но сами по себе являются новыми языками. Большинство из них - это разные языки с разными целями и со своими сильными и слабыми сторонами:

  • Модула-3, разработанный командой бывших сотрудников Xerox, перешедших в DEC и Olivetti[13]
  • Оберон, разработанная в ETH Цюрих для Система Оберон[14] доступно онлайн.
  • Оберон-2, Оберон с ОО-расширениями[15]
  • Активный Оберон, еще одно объектно-ориентированное расширение Оберон, разработан также в ETH с основной целью поддерживать параллельное программирование в многопроцессорных и многоядерных системах.
  • Параллакс, язык для машинно-независимого программирования с параллельными данными[16]
  • Умбриэль, разработанный Пэт Терри как язык обучения[17]
  • ЯФЛ, исследовательский язык Дариуса Бласбанда[18]

Многие другие современные языки программирования переняли функции Modula-2.

Элементы языка

Зарезервированные слова

PIM [2,3,4] определяет следующие 40 зарезервированных слов:

И ELSIF LOOP REPEATARRAY END MOD RETURNBEGIN EXIT MODULE SETBY EXPORT НЕ ТОЛЬКО ДЛЯ ТОКОНСТА ИЗ ИЛИ ТИПОВОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЕСЛИ УКАЗАТЕЛЬ ДО ПРОЦЕДУРЫ ВНЕДРЕНИЯ VARDO IMPORT КВАЛИФИЦИРОВАН, ВСЕГО В ЗАПИСИ С

Встроенные идентификаторы

PIM [3,4] определяет следующие 29 встроенных идентификаторов:

ABS EXCL LONGINT REALBITSET FALSE LONGREAL SIZEBOOLEAN FLOAT MAX TRUECAP HALT MIN TRUNCCARDINAL HIGH NIL VALCHAR INC ODDCHR INCL ORDDEC INTEGER PROC

Использование во встроенных системах

Кембриджский модуль-2

Cambridge Modula-2 от Cambridge Microprocessor Systems основан на подмножестве PIM4 с языковыми расширениями для встраиваемой разработки. Компилятор работает на ДОС и генерирует код для Motorola 68000 серии Встроенные микроконтроллеры на базе (M68k), работающие под управлением операционной системы MINOS.

Mod51

Mod51 от Mandeno Granville Electronics основан на ISO Modula-2 с языковыми расширениями для встроенной разработки в соответствии с IEC1131, отраслевым стандартом для программируемые логические контроллеры (PLC) тесно связан с Modula-2. Компилятор Mod51 генерирует автономный код для микроконтроллеров на базе 80C51.

Модула-GM

Delco Electronics, затем дочерняя компания GM Hughes Electronics, разработала версию Modula-2 для встроенных систем управления, начиная с 1985 года. Delco назвала ее Modula-GM. Это был первый язык программирования высокого уровня используется для замены Машинный код (язык) для встроенных систем в Delco's блоки управления двигателем (ЭБУ). Это было важно, потому что в 1988 году компания Delco производила для GM более 28 000 ЭКЮ в день. Тогда это был крупнейший в мире производитель ЭБУ.[19] Первое экспериментальное использование Modula-GM в встроенный контроллер был в контроллере антиблокировочной тормозной системы 1985 года, который был основан на микропроцессоре Motorola 68xxx, а в 1993 году в ЭБУ Gen-4 использовался Чемпионат мира по автомобилям Команды Чемпионата по автогонкам (CART) и Инди-гоночная лига (IRL) команды.[20] Первым производственным применением Modula-GM было его использование в грузовиках GM, начиная с 1990 модельного года. модуль управления автомобилем (VCM) используется для управления трансмиссией GM Powertrain Vortec двигатели. Modula-GM также использовалась на всех ЭБУ для GM 90 °. Двигатель Buick V6 семейство 3800 Series II используется в 1997-2005 модельном году Бьюик Парк Авеню. Компиляторы Modula-GM и связанные с ними инструменты управления программным обеспечением были получены Delco от Интерметрики.

Modula-2 была выбрана в качестве основы для языка высокого уровня Delco из-за его сильных сторон по сравнению с другими альтернативными языками в 1986 году. После того, как Delco Electronics была выделена из GM (с другими подразделениями компонентов), чтобы сформировать Автомобильные системы Delphi в 1995 году глобальный поиск поставщиков требовал использования непатентованного языка программного обеспечения высокого уровня. Встроенное программное обеспечение ECU, которое сейчас разрабатывается в Delphi, скомпилировано с коммерческими компиляторами для языка. C.

Российские спутники GPS

Согласно статье Модула-2 в русской Википедии, все спутники российской системы GPS ГЛОНАСС запрограммированы в Модуле-2.[нужна цитата ]

Компиляторы

Турбо Модула-2

Turbo Modula-2 был одновременно компилятором и интегрированная среда развития (IDE) для Modula-2, работающего на ДОС, разработан Borland, но не выпущенные ими. Вместо этого группа, в которую входил соучредитель Borland Нильс Дженсен, действующий как Jensen and Partners, купила невыпущенную кодовую базу, переработала и выпустила ее как TopSpeed ​​Modula-2. В конечном итоге TopSpeed ​​был продан компании Clarion, теперь принадлежащей SoftVelocity, которая по-прежнему предлагает компилятор Modula-2 как часть своей Clarion продуктовая линейка.

Версия Turbo Modula-2 для Z80 CP / M некоторое время продавалась компанией Echelon, Inc. по лицензии Borland. Сопутствующий выпуск Hitachi HD64180 продавался компанией Micromint, Inc. как инструмент разработки для своего одноплатного компьютера SB-180.

Книги

  • Вирт, Никлаус (1988). Программирование в Модуле-2 (4-е изд.). Берлин Гейдельберг: Springer-Verlag. ISBN  978-0-387-96051-7.
  • Кинг, К. Н. (1 января 1988 г.). Модула-2: Полное руководство. Берлингтон, Массачусетс: Издательство Джонс и Бартлетт. ISBN  978-0669110913.
  • Сатклифф, Ричард Дж. (2004–2005). Модула-2: Абстракции для данных и программных структур. Книги Арджая. Использует стандарт ISO Modula-2.
  • Гливс, Ричард (1984). Modula-2 для программистов на языке Pascal (1-е изд.). Швейцария: Springer Nature. ISBN  978-0-387-96051-7.
  • Купер, Дуг (1 сентября 1990 г.). О боже! Модула-2: Введение в программирование. Нью-Йорк, Нью-Йорк: W. W. Norton & Company. ISBN  978-0393960099.

Рекомендации

  1. ^ Краткое содержание проектов Н. Вирта, 1962–1999 гг.
  2. ^ Н. Вирт, «Паскаль и его последователи». Пионеры программного обеспечения, М. Брой и Э. Денерт, ред. Springer-Verlag, 2002, ISBN  3-540-43081-4
  3. ^ Никлаус Вирт, "История и цели Модулы-2". Журнал доктора Добба, 2005
  4. ^ Н. Вирт, Программирование в Modula-2, четвертое издание, стр. 4.
  5. ^ Байт - Журнал малых систем, 1984 (8), стр. 143–232. Доступно на archive.org
  6. ^ Вирт, Н. (1 мая 1984 г.). "Однопроходный компилятор Modula-2 для Lilith" (PDF). CFB Программное обеспечение. Получено 28 января 2019.
  7. ^ ИСО / МЭК 10514-1: 1996
  8. ^ Тихи и др., Modula-2 *: расширение Modula-2 для высокопараллельных переносимых программ, Университет Карлсруэ [1990]
  9. ^ Бройн, Параллельное программирование, Прентис-Холл [1993]
  10. ^ Мюллер, К. (1986). «Модула - Пролог: Разработка программного обеспечения». Программное обеспечение IEEE. 3 (6): 39–45. Дои:10.1109 / MS.1986.229475.
  11. ^ modula2.org, 5. Где я могу получить информацию о ISO Modula-2 ?, [1]
  12. ^ modula2.org, 5. Где я могу получить информацию о ISO Modula-2 ?, [2]
  13. ^ Карделли и др., Отчет Модула-3, Отчет об исследовании 31, Центр системных исследований, Корпорация цифрового оборудования, [1988]
  14. ^ Н. Вирт и Дж. Гуткнехт, Проект Оберон: разработка операционной системы и компилятора, ISBN  0-201-54428-8, Эддисон-Уэсли [1992]
  15. ^ Мессенбок и Вирт, Язык программирования Оберон-2, ETH Zurich [1995]
  16. ^ Томас Бройнл, Параллаксис, язык для параллельного программирования со структурированными данными, Штутгартский университет [1996]
  17. ^ Пэт Д. Терри, Другой минимальный язык программирования, ACM SIGPLAN Notices No. 30 [1995]
  18. ^ Д. Бласбанд, Язык программирования YAFL, второе издание, [1993]
  19. ^ Журнал Delco Electronics Electron, Наследие Этвуда, весна '89, стр.25
  20. ^ Разработка электроники для автогонок GM

внешняя ссылка

Статья основана на материалах, взятых из Бесплатный онлайн-словарь по вычислительной технике до 1 ноября 2008 г. и зарегистрированы в соответствии с условиями «перелицензирования» GFDL, версия 1.3 или новее.