От абака к цифровой революции

Эти первые системы, автоматического программирования (англ, automatic programming systems) всего лишь предоставляли понятные человеку коды операций и инструкции, записанные в символьном виде либо позволяли извлекать подпрограммы из библиотек и вставлять их в требуемый участок программного кода. Некоторые системы допускали интерпретацию операций для чисел с плавающей запятой и операций индексирования (indexing). Как бы то ни было, за исключением компилятора А-2 и алгебраической системы Лейнинга и Цирлера, до 1954 года даже наиболее мощные системы представляли собой всего лишь синтетические машины с кодом, отличающимся от машинного кода.

Эта модель обладала недостатками не только с технической, но и с экономической точки зрения. Оплата труда программистов вычислительного центра превышала стоимость самого компьютера, и этот разрыв неуклонно возрастал по мере того, как стоимость технологий и соответственно стоимость компьютеров снижалась. Кроме того, на программирование и отладку (debugging) тратилось от 25 до 50 % машинного времени. Системы автоматического программирования снижали быстродействие компьютера в 5—10 раз. Продавцы этих систем в худших традициях рынка стали завышать стоимость. Это привело к тому, что использование этих систем оказывалось невыгодным, и отношение к ним было скептическим.

В середине 1954 года в компании IBM под руководством Джона Бэкуса были начаты работы над языком Фортран (FORTRAN — FORmula TRANslation). Целью работ было решение всех вышеперечисленных проблем. При создании компилятора основное внимание уделялось генерации эффективного объектного кода, и эта задача была успешно решена. Качество объектного кода и преобразования, выполняемых для получения эффективных программ, удивили даже самих создателей языка FORTRAN.

Перфокарта с разметкой колонок для языка программирования Фортран.

С появлением языка Фортран появилась возможность записывать математические процедуры на четко определенном языке. Этот язык обеспечивал новый, более высокий уровень абстракции, поэтому программный код мог исполняться на разных компьютерах. Информация сохранялась в памяти и рассматривалась не как последовательность бит, а как целые или вещественные числа. В языке появились первые базовые конструкции императивных языков: условный оператор (IF <условие> <выражение_1_если_условие__истинно> <выражение_2_если_условие_ложно>) и оператор цикла (DO <инструкция> переменная = начальное значение, конечное значение, шаг).

За Фортраном последовали другие языки: Алгол-60 (одним из его создателей был голландский ученый Эдсгер Дейкстра), Кобол и LISP (предшественник функциональных языков программирования). Эти языки предназначались для решения определенных задач. В отличие от этих языков, язык PL/I был создан как язык общего назначения и содержал все нововведения, представленные в более ранних языках, что сделало его громоздким и сложным.

Компьютер Electrologica XI, работавший в период с 1958 по 1965 год, в котором использовался язык Алгол-60.

Авторы языков программирования ставили перед собой менее амбициозные задачи, но созданные ими языки оказались более эффективными. Среди них выделялись Simula 67 и Pascal. Вместо предопределенного полного множества абстракций эти языки обладали гибкими и удобными средствами определения новых произвольных абстракций. Pascal и Алгол-68 позволяли определять новые типы данных на основе предопределенных простых типов и служебных слов (array, record и других). Эти новые типы можно было рассматривать как абстракции, созданные на основе внутренних представлений, и им сопоставлялось множество операций. Эта модель была гибкой, но обладала существенным недостатком. Доступ к представлению предопределенных типов был закрыт, то есть с предопределенными объектами нельзя было работать напрямую (только с помощью операций), однако доступ к структуре пользовательских типов был открыт, и их значения можно было изменять. Причина заключалась в том, что в языке не было различий между двумя уровнями абстракции: уровнем, на котором программист использует тип данных, и уровнем реализации этого типа. Это осложняло чтение программ и исправление ошибок. Когда программы достигали определенных размеров, эта задача становилась невыполнимой.