Goi-mailako lehenengo programazio-lengoaia, batez ere aplikazio zientifikoetarako erabiltzen dena. Hasiera batean, formula matematikoak adierazteko diseinatu zen

FORTRAN

5 min read
In 83 languages
8 images

All data from the card 7

Sorrera-urtea: 1957
Azken bertsioa: Fortran 2023
Programazio paradigma: programazio egituratu, objektuetara bideratutako programazioa, procedural programming (en) , generic programming (en) , Programazio inperatibo eta array programming (en)
Honen eragina jaso du: Speedcoding (en)
Diseinatzailea: John Backus
Garatzailea: IBM eta John Backus
Iturburu-kodea: https://github.com/fortran-lang

FORTRAN lehen goi-mailako programazio-lengoaia izan zen, IBM enpresak diseinatu zuen eta 1954. urtean plazaratu zen. FORTRAN akronimoa FORmula TRANslation (formulen itzulpena) bi hitzetatik dator eta izenak berak lengoaiaren xedea adierazten du, hots, formula eta espresio matematikoak programatzeko egina baitago FORTRAN lengoaia.

1954. urtetik geroztik zenbakizko kalkulu zientifikoa, nagusiki, FORTRAN lengoaia erabiliz egin zen, esate baterako eguraldiaren iragarpena, aireontzien diseinua, satelite eta espazio-ontzien ibilbideen kalkuluak eta abar luze bat. Gaur egun ere, zientzialari askok Fortran lengoaiaren bertsio modernoak erabiltzen dituzte.

Ezaugarriak eta bilakaera

FORTRAN programak eskuz idazteko hasieran erabiltzen ziren orri berezietako bat.

4 images

Goi mailako lengoaia egituratu eta inperatiboa da. Letra larriak eta xeheak ez dira bereizten. Tokenak dira lengoaiaren oinarrizko elementuak eta sei motakoak izan daitezke.

Etiketa	`123`
Konstantea	`123.456789_long`
Gako-hitza	`ALLOCATABLE`
Eragiketa	`.add.`
Izena	`solve_equation` (31 karakteretaraino, _ sinboloa barne)
Banatzailea	`/ () (/ /) [], = =>:::; %`

Sententziak, nagusiki aginduak, tokenez osatuta daude. Ondoren funtzio baten definizioarekin:

FUNCTION string_concat(s1, s2)                   ! Oharra 
   TYPE (string), INTENT(IN):: s1, s2
   TYPE (string) string_concat
   string_concat%string_data = s1%string_data(1:s1%length) // &
      s2%string_data(1:s2%length)                ! aurrekoaren jarraipena
   string_concat%length = s1%length + s2%length
END FUNCTION string_concat

Hasierako ezaugarri eta eragiketa nagusiak hauek izan ziren Fortran IIko garaian:

DIMENSION eta EQUIVALENCE motako sententziak
Esleipena
Hiru adarreko IF eragiketa, hiru jauzi posible zehazteko aukerarekin, emaitza negatiboa, zero, edo positiboa izatearen ondorioz
IF bidezko salbuespen testa (ACCUMULATOR OVERFLOW, QUOTIENT OVERFLOW, eta DIVIDE CHECK)
GO TO jauzietarako
DO motako iterazioak
S/I formatuduna: FORMAT, READ, READ INPUT TAPE, WRITE, WRITE OUTPUT TAPE, PRINT, eta PUNCH
S/I formaturik gabe: READ TAPE, READ DRUM, WRITE TAPE, eta WRITE DRUM
Bestelako S/Ia: END FILE, REWIND, eta BACKSPACE
SUBROUTINE, FUNCTION, eta END funtzioak definitzeko
CALL eta RETURN funtzioak deitzeko eta itzultzeko.
COMMON partekatutako memoriarako
FREQUENCY espresioa konpilazioa optimizatzeko

Ezaugarri horiekin gehienekin estandarizatu (ANSI erakundea) zen Fortran 66 bertsiorako.

Lengoaiaren ezaugarri eta eragiketa berriak gehitu ziren Fortran 77 sortzeko. Horietako garrantzitsuenak hauek izan ziren:

IF eta END IF sententziak, non aukeran ELSE eta ELSE IF ere ager daitezkeen.
OPEN, CLOSE, eta INQUIRE eragiketak sarrera/irteerako
CHARACTER datu-mota
PARAMETER konstanteak definitzeko
SAVE aldagai lokal iraunkorretarako
String-en arteko konparaketa egiteko eragiketa berriak (LGE, LGT, LLE, LLT)

Fortran 90rekin ezaugarri interesgarri berriak gehitu ziren: izen luzeagoak, SELECT... CASE bide anitzeko baldintzak, bektoreak osorik maneiatu ahal izatea, funtzio errekurtsiboak, moduluak prozedurak multzokatzeko, eragiketen gainkarga (overloading) eta memoria dinamikoaren kudeaketa beste batzuen artean. Fortran 95n prestazio handiko kalkuluari begirako ezaugarriak gehitu ziren baina ez zen aldaketa handirik egon.

2003tik Fortran modernoaz mintzatzen da objektuetara bideratutako programazioa barneratu baitzen Fortran 2003 delakoan. Ondoren etorri ziren Fortran 2008 (aldaketa txikiekin, gehienbat zuzentzeari eta argitzeari begira) eta Fortran 2018, zeinean programazio paraleloa barneratzen den.

Fortran modernoa

Fortran 90ean eta geroko bertsioetan, iturburu-kodea nahikolibrea den formatu batean idatzita dago: ez dago berariazko zutaberik, lerroek gehienez ere 132 karaktere dituzte (baina "&" karakterearekin jarrai dezakete), eta iruzkinak harridura-marka batekin hasten dira. Fitxategi-izenaren luzapen arruntena .f90,da, baita programak estandar berriagoko funtzioak erabiltzen baditu ere, hala nola Fortran 2018.

program gradu2radian
    ! =================================================
    ! gradu -> radianak bihurketa-taula inprimatzen du
    ! =================================================
    use, intrinsic:: iso_fortran_env, only: wp=>real128

    implicit none
    ! Aldagaien erazagupena
    integer:: deg
    real(wp):: radians(0:90)
    ! Konstanteen erazagupena
    real(wp), parameter:: pi = 4.0_wp * atan(1.0_wp)
    real(wp), parameter:: coeff = (2.0_wp * pi) / 360.0_wp
    character(*), parameter:: ligne_horizontale = "(49('-'))"

    ! Taula beteetzea:
    radians = [ (coeff * deg, deg=0,90)]

    ! Taularen burukoa
    write (*, ligne_horizontale)
    write (*, "('| Degrés |', 15(' '), 'Radians', 16(' '), '|')")
    write (*, ligne_horizontale)
    ! Taularen gorputza
    do deg = 0, 90
        write (*, "('|   ', I2,'   |  ', F34.32,'  |')") deg, radians(deg)
    end do
    ! Taulaaren bukaerakoa
    write (*, ligne_horizontale)
end program gradu2radian

Lehen "goi-mailako programazio-lengoaia"

Goi-mailako programazio-lengoaia baten adibidea, Fortran-ez.

Konpiladore baten erabilera aurreratu bat,

3 images

Fortran lengoaia mugarri bat izan zen Informatikaren historian, ordura arte programazio-lana oso neketsua zenbehe mailako xehetasun ugari zehaztu behar zuen programatzaileak programaren testuan bertan. FORTRANek erraztasun handiak ekarri zituenez, harrezkero lengoaiak bi kategoriatanbanatzen hasi ziren: behe-mailako lengoaiak eta goi-mailako lengoaiak. Honako hauek ziren diferentziak:

Behe-mailako programazio-lengoaiak

Programazio-lengoaia hauen instrukzioak euskarri fisikoan dute kontrola edo eragina, eta ondorioz ordenagailuaren egitura fisikoarekin zeharo lotuta daude. Beste konputagailu mota batean ez da izango erabilgarri. Behe hitzak ez dio lengoaiaren potentziari edo kalitateari erreferentzia egiten, lengoaia- eta hardware-abstrakzio murriztuari baizik.

Makina-lengoaia: ulertezina programatzaileentzat, aginduak sinpleegiak eta ordenagailu mota bakoitzak bere makina-lengoaia du.
Mihiztadura-lengoaia: makina-lengoaiatik oso gertu dago, baina programatzaileentzat ulerterrazagoa da. Agindu bitarrak karaktere alfanumerikoekin adierazten dira.

Goi-mailako programazio-lengoaiak

Programazio-lengoaia hauek programatzaileari aukera ematen diote instrukzioak hitz edo adierazpen sintaktikoen bidez idazteko. Maila honetako adibide batzuk hauek izan daitezke: Ada, BASIC, C, C++, C#, COBOL, Common Lisp, Fortran,, Haskell, Java, JavaScript, Mathematica, Pascal, Perl, PHP, Prolog, Python, R, Ruby, Visual Basic.

Ezaugarriak:
- Datuak eta aginduak karaktere alfanumerikoen bidez aipa daitezke, hau da, ez kode bitarrean.
- Datuak hartzeko aldagaiak defini daitezke.
- Agindu eta datu ahaltsuagoak eta landuagoak erabil daitezke, hau da, ez oinarrizko eragiketa xumeak soilik.
- Bateragarria da, hainbat ordenagailu mota desberdinetan erabili daitezke.
- Programen erroreak zuzenketa errazagoa da. Denbora asko aurrezten da horregatik aurrezten da beste behe-mailako programazio-lengoaiekiko.
- Oharrak txerta daitezke programa hobetu ulertzeko.

Laburbilduz, behe-mailako programazio-lengoaiak makinaren prozesamendu-lengoaiaz hurbilago daude eta goi-mailako programazio-lengoaiak, aldiz, programatzailearen lengoaiaz hurbilago daude. Beraz, goi-mailako programazio-lengoaia batean programatzea askoz errazagoa da.

Gehienetan, goi-mailako lengoaia bat erabiltzen denean, programaren idazketa bera bi urratsetan egiten da eta bi erreminta erabiliz. Alde batetik, kodea idazten laguntzen duen editore bat erabiltzen da. Eta bestalde, beste erreminta bat (konpiladorea) kode hori makina-lengoaiara itzultzeko, mikroprozesadorea agindu horiek prozesatu ahal ditzan.

Fortran gaur egun

Superkonputazioko ataza askotarako lengoaia nagusia da gaur egun ere, hala nola astronomia, modelatze klimatikoa, kimika konputazionala, ekonomia konputazionala, fluidoen dinamika, fisika konputazionala, datuen analisia, modelatze hidrologikoa, aljebra lineal numerikoa eta zenbaki-liburutegiak (LAPACK, IMSL eta NAG), optimizazioa, sateliteen simulazioa, egituren ingeniaritza eta iragarpen meteorologikoa. Prozesadore informatiko berrien errendimendua neurtzeko erreferentzien artean dago, hala nola SPECeko koma higikorreko proba-bankuetan (benchmark).

Hala ere, kalkulu zientifikoetarako erabiltzen diren liburutegiak 2000tik aurrera C edo C++ lengoaiaz idazten dira, eta goi-mailako lengoaia berriagoak ari dira FORTRANen eremuan sartzen: MATLAB, Python, eta R. Horri begira C lengoaiarekiko interoperabilitatea barneratu zen Fortran 2003an eta Fortran 2018n beste programazio-lengoaiekiko.

NASAko Voyager 1 eta Voyager 2 zundetarako softwarea FORTRAN 5en idatzi zen hasieran, eta, ondoren, FORTRAN 77ra eraman zen. 2013ko irailaren 25etik aurrera, softwarearen zati bat Fortranen idatzita dago oraindik, baina zati batzuk C-ra garraiatu ziren.