Никлаус вирт разработал язык программирования. Биография никлауса вирта. Педагогическая и общественная деятельность

Никлаус Вирт родился 15 февраля 1934 г. в небольшом городке Винтертуре, в предместье Цюриха (Швейцария). Родился Никлаус в семье Уолтера и Хедвиг Вирт. Он жил неподалеку от школы, где преподавал его отец. В их доме была хорошая библиотека, где Вирт находил немало интересных книг про железные дороги, турбины и телеграф.

Небольшой городок Винтертур имеет многовековую историю и славится своими машиностроением: там выпускаются локомотивы и дизельные двигатели. С детских лет Вирт увлекался техникой, особенно авиамоделированием. Он буквально грезил небом. Но для запуска ракет нужно было получать топливо, и потому он занялся химией. Юный Вирт оборудовал в подвале школы "секретную" лабораторию.

Увлечение электроникой и системами программного управления началось с разработки устройств дистанционного управления для моделей. В 1954 году поступил на факультет электроники Швейцарского федерального технологического института (ETH) в Цюрихе, где за четыре года получил степень бакалавра по электротехнике. Продолжил обучение в университете Лаваля (Квебек, Канада), в 1960 году получил степень магистра. Затем был приглашён в Калифорнийский университет в Беркли (США), где в 1963 году, под руководством профессора Хаски, защитил диссертацию, темой которой стал язык программирования Эйлер – расширение Алгола средствами языка Лисп.

Диссертация Вирта была замечена сообществом разработчиков языков программирования, и в том же 1963 году он был приглашён в Комитет по стандартизации Алгола IFIP (Международной федерации информатики), который разрабатывал новый стандарт языка Алгол, впоследствии ставший Алголом-68. Вместе с Чарльзом Хоаром Вирт отстаивал в комитете линию на разработку умеренно модифицированной версии Алгола, свободной от недостатков исходного языка и дополненной минимумом действительно необходимых средств. Вирт и Хоар представили комитету язык Алгол-W (W – от Wirth), представлявший собой именно такую переработку Алгола, но поддержки не встретили. По завершении работы комитета в 1968 году Вирт вошёл в число тех, кто критиковал Алгол-68, говоря о его недостаточной надёжности и чрезвычайной избыточности. Параллельно, с 1963 по 1967 годы Вирт работал ассистентом в Стэнфордском университете(США). Вместе с Джимом Уэльсом разработал и реализовал язык PL/360, предназначенный для программирования на платформе IBM/360 – алголоподобный язык, в который был введён ряд системно-зависимых возможностей, связанных с архитектурой IBM/360.

В 1967 году вернулся в звании доцента в Цюрихский университет, в 1968 году получил звание профессора компьютерных наук. В течение 31 года работал в ETH. Много занимался организационной деятельностью, совершенствуя систему обучения своего университета.

В 1970 году создал язык программирования Паскаль. В 1970-х годах разработал, вместе с Хоаром и Дейкстрой, технологию структурного программирования. Вышедшая в 1971 году статья Вирта «Разработка программы методом пошагового уточнения» описала и обосновала ставшую впоследствии классической методологию разработки программного обеспечения «сверху вниз». Для переноса Паскаль-системы на различные вычислительные платформы в 1973 году с участием Вирта был разработан прототип виртуальной машины, исполняющей на любой платформе промежуточный «P-код» (P – от Pascal), в который предполагалось компилировать все программы.

В 1975 году разработал язык Модула, в котором реализовал идеи разработки модульных программ с хорошо определёнными межмодульными интерфейсами и параллельного программирования. Кроме того, в Модуле был изменён синтаксис языка – Вирт избавился от необходимости применять составные операторы в конструкциях ветвления и циклах. Модула не была широко известна и имела всего одну экспериментальную реализацию, но её доработанная версия – Модула-2, разработка которой началась в 1977 и закончилась в 1980 году, предназначенная для реализации системного программного обеспечения разрабатываемой в ETH системы Лилит – 16-разрядного персонального компьютера, стала известна и довольно популярна, хотя и не превзошла по популярности Паскаль, особенно его коммерческие реализации. Система Лилит обогнала тенденции компьютерной индустрии на несколько лет, позднее Вирт с сожалением говорил, что, не реализовав потенциал этой системы, швейцарская компьютерная индустрия упустила свой исторический шанс.

За проект Лилит и язык Modula-2 Вирт был удостоен премии Алана Тьюринга в 1984 году. Премия Алана Тьюринга – это аналог Нобелевской премии в области информатики, она была учреждена еще в 1966 году и ежегодно вручается Ассоциацией вычислительной техники за выдающиеся достижения в области вычислительных наук.

Во второй половине 1970-х Вирт участвовал в конкурсе министерства обороны США на разработку нового языка для программирования встроенных систем, в результате которого был создан язык Ада. Повторилась история с Алголом-68 – проект группы, в которой работали Вирт и Хоар, не был одобрен комитетом по языку. В итоге конкурс выиграл проект, основанный на Паскале, но гораздо более сложный и объёмный.

С 1982 по 1984 и с 1988 по 1990 годы Вирт возглавлял факультет компьютерных наук ETH, с 1990 года – Институт компьютерных систем при ETH.

В 1988 году в содружестве с ЮргомГуткнехтом Вирт разработал язык программирования Оберон. Целью разработки было создание языка для реализации системного программного обеспечния проектируемой новой рабочей станции. Основой для Оберона стала Модула-2, которую существенно упростили, но при этом дополнили новыми возможностями.

В 1992 году Вирт и Мёссенбёк выпустили сообщение о новом языке программирования – Оберон-2, – минимально расширенной версии Оберона. В этом же году была образована дочерняя компания ETH – Oberonmicrosystems, которая занялась разработкой систем Оберон.

Вирт стал одним из членов её совета директоров. В 1999 году эта компания выпустила следующую версию Оберона – Компонентный Паскаль, более приспособленную для компонентного программирования. В 1996 году Вирт разработал ещё один оригинальный язык программирования – Lola, простой обучающий язык для формального описания и симуляции цифровых электрических схем.

1 апреля 1999 года Вирт вышел на пенсию, достигнув предельного для государственного служащего в Швейцарии возраста 65 лет.

19 июня 2007 года Вирту было присуждена ученая степень почётного доктора Российской академии наук. Инициатором представления был российский учёный в области информатики Игорь Шагаев, профессор Лондонского Университета Метрополитен, которого с Никлаусом Виртом связывает совместная работа в 2005–2008 годах над европейским проектом ONBASS.

Никлаус Вирт является членом национальных академий: SwissAcademyofEngineering (Швейцария), U. S. AcademyofEngineering (США), Berlin-BrandenburgAcademy (Германия).

Вирт всегда стремился к гармонии, органичному единству аппаратной и программной составляющих, а его упорство, талант бесспорно внесли бесценный вклад в развитие вычислительных наук.

Москва: ДМК Пресс, 2010. - 192с.
Книга известного специалиста в области информатики Никлауса Вирта написана по материалам его лекций по вводному курсу проектирования компиляторов. На примере простого языка Оберон-0 рассмотрены все элементы транслятора, включая оптимизацию и генерацию кода. Приведен полный текст компилятора на языке программирования Оберон. Для программистов, преподавателей и студентов, изучающих системное программирование и методы трансляции.
Содержание
Введение
Язык и синтаксис
Упражнения
Регулярные языки
Упражнение
Анализ контекстно-свободных языков
Метод рекурсивного спуска;
Таблично-управляемый нисходящий синтаксический анализ
Восходящий синтаксический анализ
Упражнения
Атрибутные грамматики и семантики
Правила типов
Правила вычислений
Правила трансляции
Упражнение
Язык программирования Оберон-0
Упражнение
Синтаксический анализатор для Оберона-0
Лексический анализатор
Синтаксический анализатор
Устранение синтаксических ошибок
Упражнения
Учет контекста, заданного объявлениями
Объявления
Записи о типах данных
Представление данных во время выполнения
Упражнения
RISC-архитектура как цель
Ресурсы и регистры
Выражения и присваивания
Прямая генерация кода по принципу стека
Отсроченная генерация кода
Индексированные переменные и поля записей
Упражнения
Условные и циклические операторы и логические выражения
Сравнения и переходы
Условные и циклические операторы
Логические операции
Присваивание логическим переменным
Упражнения
Процедуры и концепция локализации
Организация памяти во время выполнения
Адресация переменных
Параметры
Объявления и вызовы процедур
Стандартные процедуры
Процедуры-функции
Упражнения
Элементарные типы данных
Типы REAL и LONGREAL
Совместимость между числовыми типами данных
Тип данных SET
Упражнения
Открытые массивы, указательный и процедурный типы
Открытые массивы
Динамические структуры данных и указатели
Процедурные типы
Упражнения
Модули и раздельная компиляция
Принцип скрытия информации
Раздельная компиляция
Реализация символьных файлов
Адресация внешних объектов
Проверка конфигурационной совместимости
Упражнения
Оптимизация и структура пре/постпроцессора
Общие соображения
Простые оптимизации
Исключение повторных вычислений
Распределение регистров
Структура пре/постпроцессорного компилятора
Упражнения
Приложение А.
Синтаксис
Оберон-0
Оберон
Символьные файлы
Приложение В.
Набор символов ASCII
Приложение С.
Компилятор Оберон-0
Лексический анализатор
Синтаксический анализатор
Генератор кода
Литература

Скачать файл

• 2.16 МБ
• добавлен 19.09.2009

В книге известного английского автора рассматриваются проблемы проектирования и построения компиляторов для языков программирования высокого уровня, в частности Алгола 60, ПЛ/1, Алгола 68, Паскаля и Ады. Основное внимание уделяется целям проектирования надежных компиляторов и средствам их достижения. Практические вопросы разъясн...

• 1.57 МБ
• добавлен 17.12.2008

Лекции по построению компилятора на Pascal. 255 с.
Эта серия статей является руководством по теории и практике разработки синтаксических анализаторов и компиляторов языков программирования. Прежде чем вы закончите чтение этой книги, мы раскроем все аспекты конструирования компиляторов, создадим новый язык программирования, и...

• 1.25 МБ
• добавлен 16.05.2009

Эта серия статей является руководством по теории и практике разработки синтаксических анализаторов и компиляторов языков программирования. Прежде чем вы
закончите чтение этой книги, мы раскроем все аспекты конструирования компиляторов, создадим новый язык программирования, и построим работающий компилятор.

• 5.49 МБ
• добавлен 10.10.2007

М.: Издательский дом "Вильямс", 2003. - 768 с.: ил.

Каждый, кто интересовался разработкой компиляторов, несомненно, слышал о знаменитой "Книге Дракона" - "Dragon Book", классическом труде Ахо и Ульмана "Принципы разработки компиляторов". Бурное развитие технологий компиляции привело к рождению нового дракона - книги "К...

• 1.22 МБ
• добавлен 16.05.2009

Предмета: лексический и синтаксический анализ, организация памяти, генерация кода. Сделана попытка на протяжении всего изложения провести единую "атрибутную" точку зрения на процесс разработки компилятора. В книге не затрагиваются чрезвычайно важные вопросы глобальной оптимизации и разработки компиляторов для машин с параллельно...

• 59.93 МБ
• добавлен 07.12.2010

Эта небольшая, но емкая книга является введением в теорию создания компиляторов, а также кратким описанием принципов их работы. Материал изложен в расчете на читателя, не знакомого с данным предметом. В тексте предлагаются рекомендации по дополнительной литературе и даны подсказки по средствам инструментальной поддержки.

Выдающийся ученый (Niklaus Emil Wirth ) родился в 1934 году 15 февраля в предместье Цюриха, в Винтертуре. Отец будущего ученого работал школьным учителем.

С самого детства Никлаус стал проявлять интерес к технике. Городок Винтертур с богатой историей всегда славился развитым машиностроением. Здесь налажено производство локомотивов и дизельных двигателей. В семье была большая библиотека, в которой мальчик проводил много времени, читая книги о железных дорогах, турбинах, телеграфе. Все эти факторы способствовали тому, что у Вирта рано определились предпочтения и наклонности. В детстве он увлекался авиамоделизмом, электроникой, его интересовало строительство ракет. Впервые создав устройство для дистанционного управления , он увлекся системами программного управления . Заняться химией его подвигла необходимость получить топливо для ракет. Чтобы заниматься любимыми делами и проводить эксперименты, Вирт создал свою тайную лабораторию. Несмотря на первые неудачи, Вирт продолжал идти к поставленной цели, даже после того, как одна из сделанных им моделей попала под ноги директору школы.

В 1954 году Вирт поступил в Швейцарский федеральный технологический институт в Цюрихе, где учился 4 года на факультете электроники и получил степень бакалавра. Детские увлечения определили выбор профессии. Степень магистра он получил уже в Лавальском университете в 1960г, после чего он был приглашен в университет Калифорнии в Беркли. Именно здесь он защитил диссертацию – расширение Алгола с помощью языка Лисп .

После написания диссертации Вирт получил приглашение стать членом Комитета по стандартизации Ангола. Этот комитет занимался разработкой нового стандарта языка, который затем стал называться ALGOL 68 . В комитете Вирт долгое время работал с Чарльзом Хоаром. Вместе они представили язык ALGOL W (начальная буква фамилии W – от Wirth - Вирт), модифицированную версию Ангола, который они освободили от всех недостатков и дополнили только самыми необходимыми средствами. Однако комитет их не поддержал. После окончания работы комитета Вирт критично отзывался об Алголе 68 , отмечая его ненадежность и недостатки.

Одновременно с работой в комитете Вирт вместе Джимом Уэльсом в Стэндфордском университете (США) занимался разработкой языка PL360 . Предназначение этого языка – использование на платформе IBM/360.

Имея звание доцента, Вирт возвращается в Цюрих в 1967 году, где через год становится профессором. В институте в Цюрихе он проработал 31 год. За годы работы он много занимался совершенствованием системы обучения в университете.

Изобретения Вирта особенно ценны для ИТ индустрии. О них невозможно сказать в двух словах.

Вирт является создателем языка программирования Паскаль . Вместе с Хоаром и Дэйкстрой Вирт разработал технологию структурного программирования. В 1971 г. Вирт пишет статью под названием «Разработка программы методом пошагового уточнения ». В ней Вирт писал о том, как правильно разрабатывать программное обеспечение «сверху вниз». Еще одним изобретением Вирта является прототип виртуальной машины , которая могла исполнить промежуточный «пи-код » на любой платформе. С ее помощью можно было осуществлять перенос Паскаль-системы на вычислительные платформы.

Разработка языка Модула , в котором ученому удалось изменить синтаксис языка, тоже принадлежит Вирту. Однако не Модула, а доработанный вариант Модула-2 (Modula-2 ) стал широко известен. Разработка длилась с 1977 года и закончилась в 1980 году. Модула-2 предназначалась для реализации программного обеспечения системы Lilith, она не превзошла Паскаль, но имела широкую популярность. Система Lilith так и не была реализована, о чем Вирт всегда говорил с сожалением, так как считал это упущенным шансом швейцарской индустрии. Позднее был создан язык Modula-3 . Но Вирт в его создании участия не принимал. Созданная Виртом Модула-2, стала лучшим для своего времени языком, который использовался для создания отличающихся особой надежностью программных комплексов. Преимущественно Модула-2 используется для низкоуровневой работы, например, написание драйверов . К тому же Модула-2 вместе с языком Ада используются в Канаде и Великобритании в системах управления атомными электростанциями.

В 1970-х годах в США министерством обороны был объявлен конкурс. Для программирования встроенных систем нужно было разработать новый язык. Вирту пришлось пережить ситуацию, сходную с той, которая произошла во время работы с Алголом. Проект Вирта и Хоара не получил одобрения.

Создание языка Паскаль является главным достижением Вирта. Созданный компилятор, реализовывавший языки высокого уровня, опередил компилятор Си. Была создана Паскаль-машина , исполняющая особый Р-код. Для переноса компилятора Паскаля на другие платформы Вирт применял методы интерпретации. Многие считали Паскаль языком преподавания компьютерных наук, с чем Вирт был не согласен. В создании языка принимали участие трое друзей – единомышленников Вирта. Основное достоинство языка - четкие принципы структурного программирования. Их сформулировал голландец Эдсгер Декстрой. Математическую базу заложил англичанин Энтони Хоар. А воплотил идеи Algol W сам швейцарец Никлаус Вирт. Вместе трое друзей считались патриархами структурного программирования. Они сблизились не только благодаря компьютерным наукам, но и следование четким профессиональным убеждениям и позициям. Вместе они стали лауреатами премии Тьюринга.

С 1982 по 1990 годы, с перерывом в 4 года (1984–1988гг.) Вирт возглавлял в институте Факультет компьютерных наук . А с 1990 года возглавил Институт компьютерных систем .

Результатом плодотворного сотрудничества с Юргом Гуткнехтом явился Оберон (Oberon ). В основе языка программирования Оберон была Модула-2, но гораздо более упрощенная и дополненная новыми возможностями. В Обероне реализовывалось компонентно-ориентированное программирование . Именно эта концепция легла в основу идеи сетевых услуг. Сейчас Оберон дает возможность создавать программные комплексы разной сложности. Ученики Вирта успешно осуществляют перенос Оберона на такие известные платформы, как, например, Apple Mac Os, Microsoft Windows.

В 1992 году была образована компания Oberon microsystems , занимающаяся разработкой Оберона. Вирт входил в состав директоров. Результатом работы компании стала новая версия Оберона – Component Pascal , разработанная для компонентного программирования. Компонентный Паскаль стал преемником всемирно известного Паскаля. В создании Оберона Вирт реализовал идею выделить обозримое, рациональное, универсальное ядро программирования, которое могло бы стать основой для разработки любого ПО. Ядро технологий действительно закреплено в языках Java и C++ . Значение Оберона приравнивают к значимости «Начал» Евклида для математики.

Вирт также является разработчиком языка Lola – нового оригинального языка для программирования. Он использовался для формального описания цифровых электрических схем.

В 1999 году, в апреле, доработав до 65 лет, Вирт вышел на пенсию. Вирта считают легендой в области программирования. Результатом учебы и плодотворной работы явились многочисленные изобретения Вирта. Он стал лауреатом многих премий. В 1984 году Вирт получил премию Тьюринга , которая сравнима по значимости с Нобелевской премии и является высшей наградой в области информатики.

Он участвовал в разработке восьми языков, из которых наиболее известным является Паскаль. Именно Паскаль стал основой создания других языков программирования . Он оказал влияние на будущих программистов. Вирт был и остается великим исследователем, ученым, инженером, вклад которого в развитие ИТ индустрии поистине велик.

Никлаус Вирт… Это имя в России известно многим. Три с лишним десятилетия назад профессор Вирт создал в далекой Швейцарии язык программирования Паскаль. Казалось бы, одного этого было достаточно, чтобы навечно вписать его имя в летопись компьютерных наук. Но в жизни нередко бывает так, что признание и известность получают далеко не самые лучшие и не самые совершенные творения. Вот и в случае с Паскалем мы видим лишь вершину айсберга, а большая часть творчества Вирта до сих пор для многих остается неизвестной.

Никлаус Вирт родился 15 февраля 1934 г. в небольшом городке Винтертуре, в предместье Цюриха. Родился Никлаус в семье Уолтера и Хедвиг Вирт. Он жил неподалеку от школы, где преподавал его отец. В их доме была хорошая библиотека, где Вирт находил немало интересных книг про железные дороги, турбины и телеграф.

Небольшой городок Винтертур имеет многовековую историю и славится своими машиностроением: там выпускаются локомотивы и дизельные двигатели. С детских лет Вирт увлекался техником, особенно авиамоделированием. Он буквально грезил небом. Но для запуска ракет нужно было получать топливо, и потому он занялся химией. Юный Вирт оборудовал в подвале школы "секретную" лабораторию. Ничто не могло его остановить: однажды сделанная им модель отклонилась от заданной траектории и угодила под ноги директору школы. Однако Вирт все равно продолжал упорно идти к намеченной цели.

Спустя несколько десятилетий Никлаусу Вирту, как и Кену Томпсону, автору UNIX, довелось полетать на МИГе с военного аэродрома в Кубинке, что находится под Москвой. Сбылась его заветная мечта. Лучше всего мотивацию профессионального творчества Вирта раскрыл его коллега по Стэнфордскому университету (США), профессор Дональд Кнут: "Вирт всегда хотел создавать аэропланы, и ему нужен был самый лучший инструментарий. Вот почему он проектировал много компьютерных языков и микрокомпьютеров..."

От строительства моделей Никлаус довольно быстро перешел к разработке их дистанционного управления. Когда ему исполнилось 18 лет, то он с еще двумя цюрихскими авиамоделистами получили из Англии желанную радиоаппаратуру. Это предопределило его дальнейшую судьбу – в 1954 г. Вирт поступил на факультет электроники в цюрихский ETH (Eidgenoessische Technische Hochschule, Швейцарский федеральный технологический институт). После четырех лет обучения Вирт получил степень бакалавра в области электротехники. А затем начинается славное десятилетнее заокеанское научное "турне" будущего "отца Паскаля" и "короля компиляторов" по маршруту Швейцария – Канада – США – Швейцария.

Свое обучение Вирт продолжил в Лавальском университете г. Квебека (Канада), где в 1960 г. получил степень магистра. Затем его пригласили в университет Калифорнии в Беркли (США) – будущую жемчужину Кремниевой долины. Там под руководством профессора Хаски в 1963 г. Никлаус Вирт защитил диссертацию, посвященную развитию Алгола средствами Лиспа (язык Euler). Эта работа в буквальном смысле дала ему путевку в жизнь: Вирта приметили мэтры программирования и пригласили в Комитет IFIP по стандартизации Алгола. Та школа не прошла даром: на всю жизнь Вирт запомнил, что доказывать свою правоту нужно делом, особенно когда тебя не хотят слышать. В разработке языков он навсегда отказался от абстрактно-научного подхода в пользу математически инженерного. По его словам, лучше сначала реализовать язык и лишь потом следует о нем писать.

С 1963 по 1967 гг. Вирт работал доцентом (assistant professor) в Стэнфордском университете и в 1967 г. вернулся в этом звании в университет Цюриха. А в 1968 г. он получил в ETH звание профессора компьютерных наук и начал возводить на родине свой "швейцарский" Стэнфорд. Двадцатилетие с 1969 по 1989 гг. было, пожалуй, самым плодотворным периодом в жизни Вирта (табл. 1). Он продолжал строить свою школу, уделяя немало времени организационной деятельности. C 1982 по 1984 гг. (а потом и с 1988 по 1990 гг.) Вирт возглавлял в ETH факультет компьютерных наук, а с 1990 г. руководил Институтом компьютерных систем (Institute of Computer Systems) при ETH. На пенсию профессор Вирт ушел 1 апреля 1999 г. по достижении 65-летнего возраста.

Три друга-единомышленника: Хоар, Дейкстра и Вирт

Романтические 1960-е годы положили начало дружбе трех патриархов структурного программирования – голландца Эдсгера Дейкстры, англичанина Энтони Хоара и швейцарца Никлауса Вирта. Этих "нобелевских" лауреатов (премия Тьюринга, присуждаемая ассоциацией ACM, вручается раз в жизни и приравнивается в компьютерных науках к Нобелевской) сблизили не столько абстракции компьютерных наук, сколько четкая профессиональная позиция.

Эдсгер Дейкстра (Нидерланды, Эйндховенский технологический университет). Из речи при вручении премии Тьюринга (Бостон, США, 14 августа 1972 г.).

Когда компьютеров еще не было, то программирование не составляло никакой проблемы. Когда у нас появилось несколько маломощных компьютеров, то программирование стало проблемой средней сложности. Теперь же, когда мы располагаем гигантскими компьютерами, то и программирование превращается в гигантскую проблему.

Энтони Хоар (Великобритания, Оксфордский университет). Из речи при вручении премии Тьюринга (Нэшвилл, США, 27 октября 1980 г.).

Почти все в программном обеспечении может быть реализовано, продано и даже использовано, если проявить достаточную настойчивость… Но существует одно качество, которое нельзя купить, – это надежность. Цена надежности – погоня за крайней простотой. Это цена, которую очень богатому труднее всего заплатить.

Никлаус Вирт (Швейцария, Швейцарский Федеральный технологический институт). Из речи при вручении премии Тьюринга (Сан-Франциско, США, октябрь 1984 г.).

Мы живем в сложном мире и стараемся решать сложные по своей сути проблемы, которые зачастую для своего решения требуют сложных устройств. Однако это не значит, что мы не должны найти элегантные решения, убеждающие своей ясностью и эффективностью. Простые элегантные решения более эффективны, но найти их труднее, чем сложные, и для этого требуется больше времени.

Самым известным достижением профессора Вирта считается язык Паскаль (1970). Безусловно, многие об этом языке слышали и знают его. Паскаль сыграл огромную роль в области формирования мировоззрения нескольких поколений программистов. Главное его достоинство в простоте и элегантности: он построен на четких принципах структурного программирования, сформулированных Эдсгером Дейкстрой, на красивой математической базе, заложенной Энтони Хоаром, и на блестящем архитектурном воплощении идей Algol-W, реализованных Никлаусом Виртом. С технологической точки зрения, Паскаль был интересен не только тем, что его компилятор, созданный в ETH, стал одной из первых реализаций языков высокого уровня на самом себе, примерно на два года опередив компилятор Си. В ходе работ над ним в 1973 г. была придумана абстрактная Pascal-машина (P-машина), исполняющая специальный P-код. Чтобы решить проблему переноса компилятора Паскаля на разные платформы, Вирт решил воспользоваться испытанными временем методами интерпретации. Из наиболее известных решений, предшествовавших P-коду, можно назвать реализацию языка Snobol-4 (Р. Грисуолд, 1967), где в качестве кода абстрактной машины использовался язык SIL (System Implementation Language).

Как известно, введение виртуальной (абстрактной) машины Java преподносилось ее разработчиками из Sun Labs едва ли как не фундаментальное открытие в практике языков программирования. Один из учеников Вирта, Михаэль Франц, заметил по этому поводу следующее: "Переносимость Java основана на наличии виртуальной машины, позволяющей легко имитировать большое число архитектур. Идея виртуальной машины была очень популярна уже более двадцати лет назад, хотя впоследствии о ней забыли. Тогда речь шла о Pascal-P – созданной в ETH реализации Паскаля, которая сыграла решающую роль в распространении этого языка. Интересно, что виртуальные машины для Паскаля и Java весьма схожи по архитектурe..."

Идеи P-кода нашли применение не только в платформах Java и NET, не только в других языках и машинах баз данных, но и в реализации аппаратных средств. Например, для непосредственного исполнения P-кода в Western Digital в 1979 г. был разработан специальный набор WD9000 PEngine. В Стэнфордском университете в 1980 г. был создан экспериментальный процессор POMP. Появившаяся в 1978 г. коммерческая реализация Паскаля – UCSD Pascal стала еще более известной, и многие забыли, где же впервые возникли P-код и P-машина. Вот что говорит об этом Вирт: "После того как стало известно о существовании Паскаля, несколько человек попросили нас помочь в его реализации на различных машинах, подчеркивая, что они намерены использовать его для обучения и что быстродействие для них не имеет первостепенного значения. После этого мы решили создать версию компилятора, которая генерировала бы код для машины нашей собственной конструкции. Позднее этот код стал известен как P-код... Pascal- P оказался исключительно удачным языком для распространения среди большого числа пользователей. И если бы у нас хватило мудрости предвидеть масштабы такого развития событий, то мы приложили бы больше усилий и тщательности при разработке и документировании P-кода".

Язык Паскаль многими воспринимался прежде всего как язык для преподавания компьютерных наук. Но сам Вирт не согласен с таким заведомым сужением его потенциала (1984): "Утверждалось, что Паскаль был разработан в качестве языка для обучения. Хотя это утверждение справедливо, но его использование при обучении не являлось единственной целью. На самом деле я не верю в успешность применения во время обучения таких инструментов и методик, которые нельзя использовать при решении каких-то практических задач. По сегодняшним меркам Паскаль обладал явными недостатками при программировании больших систем, но 15 лет назад он представлял собой разумный компромисс между тем, что было желательно, и тем, что было эффективно".

Да, этот язык был далеко не идеальный. В свое время Брайан Керниган, известный популяризатор языка Си, соавтор классического руководства по Си (K&R), написал критическую статью "Почему Паскаль не является моим любимым языком программирования". Если с ней внимательно ознакомиться, то можно решить, что Никлаус Вирт сделал из нее правильные выводы и в языке Modula-2 (1980) под воздействием статьи устранил многие изъяны канонического Паскаля. Однако следует иметь в виду одно немаловажное обстоятельство. Наделавшая шума работа Кернигана была написана 2 апреля 1981 г., т.е. через два года (!) после реализации группой Вирта в ETH первого компилятора Modula-2 и через год после выпуска аппаратной реализации Modula-2 – персонального компьютера Lilith. В апреле 1993 г. на Конференции ACM по истории языков программирования Вирт в ответ на вопрос одного из своих коллег поставил языку Modula-2 оценку "6 баллов" (наивысшая оценка в школах Швейцарии).

Язык Modula-2 был не только компактной и эффективной альтернативой языку Ada, он намного опережал те реализации идей модульного программирования, которые лишь спустя годы и в гораздо менее продуманном виде нашли свое отражение в Turbo Pascal и Delphi. Знаменитая операционная система OS/400 для IBM AS/400 была реализована на Modula-2. Центр системных исследований корпорации Digital (DEC Systems Research Center) взял этот язык в качестве основы реализации своих внутренних проектов, создав впоследствии язык Modula-3.

Компьютерная индустрия отставала от работ Вирта как минимум на 5–7 лет. В том же 1979 г. (когда появился первый компилятор Modula-2 на компьютере PDP-11 в среде RT-11) намного уступавший Lilith легендарный компьютер Apple II только-только обрел компилятор Apple Pascal, ориентированный на UCSD-реализацию Паскаля. До появления первого скромного Turbo Pascal Андерса Хейльсберга оставалось целых четыре года! Что касается компьютера Lilith, то он стал первым компьютером в Европе, который полноценно использовал возможности лазерной печати. Впоследствии Вирт с грустью говорил о том, что с проектом Lilith швейцарская промышленность упустила свой уникальный шанс.

Подлинной жемчужиной творчества Вирта стал проект Oberon (1988). Созданная почти два десятилетия назад система Oberon (Oberon System, http://www.oberon.ethz.ch/) играет в наши дни приблизительно ту же роль, что в начале 1980-х годов играли проекты Alto и Xerox Star знаменитого центра Xerox PARC, откуда взяли начало современные персональные компьютеры и текстовые редакторы. Для таких корпораций, как Microsoft, IBM и Sun Microsystems, проект Oberon стал источником плодотворных идей, среди которых можно выделить документоориентированный интерфейс, браузеры, промышленные языки разработки ПО (Java и C#), машинно-независимый мобильный код (JVM и.NET CLR), аплеты, компонентное ПО, динамическую компиляцию (JIT, AOC, DAC), смарт-теги, веб-службы и др.

Сейчас это кажется невероятным, но чтобы перекомпилировать операционную систему Oberon и компилятор Oberon, требовалось в общей сложности всего 15 секунд! И это на оборудовании начала 1990-х годов!

Михаэль Франц в феврале 1994 г. защитил в ETH диссертацию, которая называлась "Динамическая кодогенерация – ключ к переносимому программному обеспечению". В ней были четко обозначены проблемы виртуальных машин и предложен крайне простой и довольно необычный подход к достижению переносимости. В диссертации Франца не только подробно разбирался принцип формирования и хранения промежуточного представления, но и делался вывод о том, что для подобного класса языков он остается практически неизменным. Другими словами, для языка Java этот принцип вполне подходил. Кстати, понятие applet тоже фигурировало в работах Франца. Через год после появления Java Михаэль Франц к лету 1996 г. подготовил среду под названием Juice, выполненную в виде подключаемого модуля для браузеров Netscape и Microsoft. Модуль состоял из компактного варианта ОС Oberon и полнофункционального компилятора Oberon, размер которых (в Oberon-формате) в общей сложности составляет всего лишь 100 Кбайт. В марте 1994 г. Михаэль Франц сделал в Sun Labs несколько докладов, и к весне того же года Билл Джой (вице-президент Sun и идеолог проекта создания Java) уже имел на руках всю необходимую информацию, включая и диссертацию Франца. Джой стал одним из первых обладателей лицензии на ETH Oberon. В июне 1994 г. Биллу Джою пришла в голову (а вот как это произошло, история стыдливо умалчивает) идея переориентировать язык Oak Джеймса Гослинга на иные задачи – создание компактной ОС. В пожарном порядке был сверстан проект, который получил название LiveOak. Все это необходимо учитывать при взгляде на нынешние проблемы Java.

Мир промышленного программирования полон избыточной сложности. В результате такие критерии, как простота (наглядность исходных текстов), надежность, компактность программ и эффективность исполняемого кода, теперь заменяются на один главный критерий – скорость реализации идей. А это неизбежно ведет к резкому снижению влияния самого языка и возрастанию роли инструментальной среды, которой подчас вообще все равно, чем оперировать, и прежде всего ее возможностей визуализации. Как точно отмечает Никлаус Вирт, "постоянный недостаток времени – вот, вероятно, первейшая причина, приводящая к появлению громоздкого программного обеспечения". Приоритет времени разработки в общем-то понятен: человеческие ресурсы нынче стоят значительно выше, чем аппаратные. Но не теряем ли мы по дороге то ценное, что вернуть потом будет крайне тяжело?

Мы живем в эпоху торжества безумной технологической гонки и надуманной сложности. Всю свою жизнь Никлаус Вирт посвятил борьбе с этими пагубными явлениями, но его не слышат или не хотят слышать. "Крайнюю степень ума, – писал Блез Паскаль, – обвиняют в безумии точно так же, как полное отсутствие ума. Хороша только посредственность".

P.S. Материал взят из статьи Руслана Богатырева "Никлаус Вирт – патриарх надежного программирования".

Поступил на факультет электроники Швейцарского федерального технологического института (ETH) в Цюрихе , где за четыре года получил степень бакалавра по электротехнике. Продолжил обучение в Лавальском университете (Квебек , Канада), в 1960 году получил степень магистра . Затем был приглашён в университет Калифорнии в Беркли (США), где в 1963 году , под руководством профессора Хаски, защитил диссертацию, темой которой стал язык программирования Эйлер (Euler) - расширение Алгола средствами языка Лисп .

Диссертация Вирта была замечена сообществом разработчиков языков программирования, и в том же 1963 году он был приглашён в Комитет по стандартизации Алгола IFIP (Международной федерации информатики), который разрабатывал новый стандарт языка Алгол, впоследствии ставший Алголом-68 . Вместе с Чарльзом Хоаром Вирт отстаивал в комитете линию на разработку умеренно модифицированной версии Алгола, свободной от недостатков исходного языка и дополненной минимумом действительно необходимых средств. Вирт и Хоар представили комитету язык Algol-W (W - от Wirth), представлявший собой именно такую переработку Алгола, но поддержки не встретили. По завершении работы комитета в 1968 году Вирт вошёл в число тех, кто критиковал Алгол-68, говоря о его недостаточной надёжности и чрезвычайной избыточности. Параллельно, с по годы Вирт работал ассистентом в Стэнфордском университете , США . Вместе с Джимом Уэльсом разработал и реализовал язык PL/360, предназначеннвый для программирования на платформе IBM/360 - алголоподобный язык, в который был введён ряд системно-зависимых возможностей, связанных с архитектурой IBM/360.

Премии и награды

• IEEE Emanuel Piore Award (1983)
• ACM Turing Award (Премия Тьюринга) (1984)
• ACM Award for Outstanding Contributions to Computer Science Education (1987, 1989)
• IEEE Computer Pioneer (1988)
• Prix Max Petitpierre (1989)
• IBM Europe Science and Technology Prize (1989)
• Marcel Benoit Prize (1990)
• Orden Pour le Merite (1996)
• Leonardo da Vinci Medal (1999)
• ACM Outstanding Research Award in Software Engineering (1999).

Достижения

Вирт разработал или участвовал в разработке языков программирования: Euler, Algol-W, PL/360, Pascal, Modula, Modula-2, Oberon, Oberon-2, Component Pascal. Наиболее известная его разработка, безусловно - язык программирования Паскаль, оказавший огромное влияние на несколько поколений программистов и ставший базой для создания большого числа языков программирования. Ещё одна фундаментальная работа, участником которой стал Вирт - разработка технологии структурного программирования , ставшая в программировании, безусловно, самой сильной формализацией как минимум 1970-х - 1980-х годов. Эта технология разработана, обоснована и внедрена в жизнь всего тремя выдающимися людьми - Виртом, Дейкстрой и Хоаром.

Комментаторы не раз отмечали, что идеи Вирта зачастую опережали развитие компьютерной индустрии на годы, иногда - на десятилетия. Разработанная в начале 1970-х система Pascal-P, предполагающая компиляцию программ на Паскале в универсальный «пи-код» и реализацию на любой платформе интерпретатора пи-кода (одна из известных её реализаций - UCSD-Pascal Университета Сан-Диего), которая позволяла с минимальными затратами переносить Паскаль-системы на новые аппаратные платформы, более чем на два десятилетия опередила идеи интерпретатора промежуточного кода, реализованные в системах, поддерживающих исполнение программ на языке.NET. Идея совмещения системы программирования со сборщиком мусора, освобождающим программиста от необходимости отслеживать время жизни объектов, динамически размещённых в памяти, была реализована в 1988 году в языке и операционной системе Оберон. Обе эти идеи были использованы (и широко разрекламированы как абсолютно новое слово в технологии и небывалое достижение!) американскими разработчиками тех же Java и.NET во второй половине 1990-х годов.

Научные принципы

Возможно, одним из наиболее точных выражений принципов, которых придерживается Вирт в разработке всех своих проектов, является фраза Эйнштейна, вынесенная в эпиграф к «Сообщению о языке Оберон»: «Делай просто, насколько возможно, но не проще этого». Во всех его работах прослеживается изначальная ориентированность на реализацию наиболее эффективного решения конкретной инженерной задачи на базе гарантированно работающего, математически обоснованного инструментария. Вирт твёрдо стоит на том, что программирование должно быть нормальной инженерной дисциплиной, гарантирующей достаточный уровень надёжности своих разработок. Достижение же надёжности возможно, по Вирту, только одним способом: максимально возможным упрощением и самих систем, и инструментов, которые используются для их создания. В соответствии с этим принципом языки и системы программирования, разрабатываемые Виртом, всегда были образцом «разумной достаточности», даже своего рода аскетичности - в них предусматривалось только то, без чего нельзя обойтись.

Даже расширение существующих языков и систем всегда сопровождалось упрощением. По подсчётам, опубликованным в статье Сергея Свердлова «Арифметика синтаксиса» , «линия Вирта», как он её назвал - линейка языков, включающая Паскаль, Модулу-2, Оберон и Оберон2 - это единственный пример «генетической линии» языков-потомков Алгола-60, в которой сложность языка, определённая как количество лексем в его описании, стабильно снижалась и в настоящее время оказывается ниже, чем у общего «прародителя» - Алгола-60. Все языки «линии Вирта» проще Алгола-60, и каждый следующий язык в этой линии проще предыдущего. В то же время Ада более чем вдвое сложнее своего предшественника - Паскаля, C++ приблизительно в 1,7 раза сложнее Си, а в линейке Паскаль - Турбо Паскаль разных версий - Object Pascal сложность экспоненциально растёт от версии к версии.

Вирт часто критикует «американский подход» к разработке средств программирования, в котором маркетинговые соображения превалируют над требованиями математической стройности и гарантированной надёжности, и каждое новое модное поветрие сопровождается некритичным внесением в языки программирования новых синтаксических элементов. Это приводит к неправильной оценке роли некоторых идей и, в конечном итоге, к неправильной расстановке приоритетов в разработке ПО. В частности, говоря об ООП , Вирт неоднократно отмечал, что оно является достаточно тривиальным расширением того же структурного подхода, сдобренным новой терминологией, и вряд ли может претендовать на звание «революционной методологии программирования». Известно ехидное замечание Вирта по поводу привычки американцев к антропоцентризму в терминологии: «Они называют расширение типа „наследованием“, но, вообще-то, наследство обычно переходит к потомку только тогда, когда предок умирает».

Ещё один принцип, которым всегда руководствовался Вирт, можно сформулировать так: «Инструмент должен соответствовать задаче. Если инструмент не соответствует задаче, нужно придумать новый, который бы ей соответствовал, а не пытаться приспособить уже имеющийся». Он не приветствует разработку «языков, универсальных вообще». Каждая разработанная Виртом система имела чётко сформулированное назначение, область применения, и он всегда без колебаний исключал из разработки всё, что не было нужно для данного конкретного назначения.

Книги

Изданы на русском языке:

• Систематическое программирование. Введение. М.: Мир, 1977;
• Паскаль. Руководство для пользователя и описание языка. М.: Финансы и статистика, 1982 (в соавторстве с К. Иенсен);
• Алгоритмы + структуры данных = программы. М.: Мир, 1985;
• Программирование на языке Модула-2. М.: Мир, 1987;
• Алгоритмы и структуры данных. М.:Мир, 1989. ISBN 5-03-001045-9 (версия книги на языке Модула-2)
• Алгоритмы и структуры данных. СПб.: Невский диалект. 2001.

Книга Вирта «Алгоритмы + структуры данных = программы» издавалась на русском языке несколько раз в разных вариантах и считается первым из трёх классических учебников по структурному программированию .

В настоящее время вся классическая трилогия Вирта переведена его учениками на язык Оберон и доступна для скачивания из Сети в виде

Примечания

Ссылки

• Перевод статьи Н.Вирта «Хорошие идеи: взгляд из Зазеркалья»