Дональд Кнут: про ассемблер, транслятор и грамотное программирование

в 11:31, , рубрики: edisonsoftware, Literate programming, Алгоритмы, ассемблер, Блог компании Edison, грамотное программирование, кнут, Программирование, Профессиональная литература, разработка, транслятор

"Literate programming (грамотное программирование) — отношение к компьютерным программам, как к литературе: компьютерная программа пишется не столько для компьютера, сколько для людей, чтобы люди могли ее прочитать. И поскольку я пишу программы, и в некотором роде учитель. "

image

«Давайте изменим традиционные приоритеты в создании программ: вместо представления о нашей задаче как о создании инструкций «Что делать?» для компьютера сконцентрируемся на объяснении другим людям описаний нашего видения того, что под управлением программы должен делать компьютер.»

Literate programming (66/97)

Тем временем, я также определился с точной версией TeX и самой концепцией грамотного программирования. Позвольте мне немного вернуться назад к истории об утилите «спутывания» и «сплетения» (Weave and Tangle). Вообще, я думаю, что наибольшей пользой от занятия печатным делом была идея создания того, что зовется «грамотным программированием».

Мне нравится учить. Я не просто обучаю компьютер, я учу читателей моих программ. Надеюсь, что однажды будут присуждать Пулитцеровскую премию за самую грамотную программу и т.д.

image

Я начал этот эксперимент, потому что один мой друг, Профессор Хоар из Оксфорда, сказал: «Дон, люди даже не читают компьютерные программы».

Издательство Оксфордского Университета было заинтересовано в публикации некоторых компьютерных программ, в качестве примеров как правильно они должны быть написаны.

И вместо каких-то скрытых файлов, которые люди должны еще и прочитать, это была бы в своем роде литература, как, например, музыкальная нотация. Люди же публикуют партитуры симфоний, а не просто слушают их. Так почему мы не можем опубликовать компьютерные программы? И его идея засела у меня в голове, но в то же время она пугала меня, ведь настоящие уже созданные компьютерные программы полны компрометаций. Профессор компьютерных наук не мог допустить этого.

Можно написать маленькую программу и сравнить ее с маленькими драгоценными камнями, но когда речь идет о большой программе, то мы, конечно, можем притвориться, что это драгоценность, но это бы не было таковым. И я не думаю, что многие создатели программ были бы рады тому, что другие люди прочитают их работы в том виде, в котором это было доступно тогда. И я начал думать, как бы написать программу так, чтобы и людям нравилось читать ее.

Так, очевидно, и появилась эта идея грамотного программирования, я нашел формат, в котором мог бы представить программу другим людям, более того, я как создатель этой программы, мог понять ее лучше. И так я дошел до этой системы, в которой мог написать программу на этом языке программирования, затем из этой одной программы я создал еще две — одна конвертировалась из языка описания веб-сервисов Паскаль, а другая — из языка описания веб-сервисов в документ, который я мог прочитать благодаря верстке, перекрестным ссылкам и понятным изложениям.

Эта система очень обрадовала меня. Я писал программы в CWEB — это «потомок» оригинальной веб-системы, и это доставляет мне нескончаемое счастье писать программы в таком виде, который я нахожу наиболее подходящим.

image
Donald E. Knuth: Literate Programming

Learning about Symbolic Optimum Assembly programs (23/97)

Я с семьей ездил в летний лагерь «Линвуд» на неделю, который расположен на берегу озера Эри. И мы снова были там пару лет назад, чтобы освежить воспоминания. Итак, провели две недели на берегу озера. Я играл в теннис со своими дядями и все в таком духе, но я также взял с собой несколько примеров компьютерных программ, о которых я был наслышан. И у меня было немного свободного времени тем летом, чтобы ознакомиться с ними. И, на самом деле, эти программы оказали огромное влияние на мою будущую жизнь.

Одна из программ называлась ассемблер — она позволяла писать программы, используя не машинный язык, а более символический. Это многое упрощало… Я имею ввиду, что, когда я начал писать программы, я все писал в цифрах, и если мне надо было добавить цифру в участок 1 к цифре, расположенной в участке 2, то я должен был записать что-то в роде 20,0,0,1. Мне приходилось выписывать все эти цифры, вбивать их в карты, и только потом использовать в работе — это все, что я знал о программировании на тот момент.

Но та программа была новшеством для того времени, и она позволяла писать программы более простым методом. Вместо того, чтобы выбирать число для каждого участка в программе, я мог дать ему название, и аппарат уже сам определял какое число соотносится с этим названием. Но в те времена, компьютеры не могли хорошо справляться с буквами, они были рассчитаны на работу с цифрами, но можно было использовать заглавные буквы. С этим ассемблером можно было применять до пяти букв на одно слово.

Я точно помню, как я использовал это для своей программы «крестики-нолики», и мне пришлось придумывать, какое слово из пяти букв будет определять определенный участок программы. И я вспоминаю с восторгом, как я играл в крестики-нолики, и как в момент выигрыша программа переходила на участок БИНГО. Я использовал это слово из пяти букв Б, И, Н, Г, О для этого участка программы.

Да, я тогда узнал об ассемблере и научился кодировать. Я использовал это в работе, но в то же время я задавался вопросом: «Как это работает? Что вообще происходило внутри, и как соотносилось слово БИНГО с цифрой? Как аппарат сразу это понимал?» У меня был листинг для этой программы под названием SOAP 2 от Стэна Поли из IBM. я собой у меня также был листинг программы под названием «Транслятор» (IT-Internal Translator) — это новая программа, которая была создана 4 людьми в Карнеги, Университет Карнеги-Меллон. Этот транслятор использовал алгебраический язык, а не машинный. И это задолго до того, как появился Фортран или другие языки программирования высокого уровня. Я же говорю о 1956,1957 годах.

И суть была такова, что вы можете написать X=A+B, ну, на самом деле так нельзя было написать, ведь не было возможности использовать символ «+», так что мы писали, X1, Z, X2, S, X3, где S обозначало «+», и буква Z использовалась вместо «=», а каждая переменная как Х1, Х2, Х3 или чем-то похожим. Но теме не менее, вы могли ввести алгебраическую формулу в карту, и потом аппарат уже определял из этого, как вычислить A+B или что вам нужно сделать.

Вместо того, чтобы обозначать цифрами или символами, там были алгебраические символы. И можно было просто перевести программу на компьютер, и тут же загорались огоньки, и спустя некоторое время вы получали аппарат с компьютерным языком программирования. Магия. Я не мог понять, как это вообще работает, так что я достал копию программы, которую они использовали для написания этого транслятора, и у меня появилась копия программы SOAP

The Internal Translator (24/97)

Я принес это с собой, и провел ночи, изучая и пытаясь выяснить, как же работает программа. И, да, мне удалось… Сначала я выяснил, как транслятор работает, как именно он переводит алгебраическую формулу в инструкции. Но дальше все было сделано ужасно. В программе были ошибки. Каждый раз деля что-либо, у создателей едва получалось довести до конца.

Я тогда обратился к программе SOPE, той, что от Стэна Поли — эта программа была точная, невероятная, словно вы слушаете симфонию. Все соединялось так гармонично, и этот код был простым. Я сказал тогда: «Хотел бы я писать программы, как это делает этот парень». И тот второй код от других разработчиков, он был громоздким и топорным. «А ведь я могу написать лучше, чем это».

Поэтому я и несколько моих друзей написали улучшенную версию и назвали ее RUNCIBLE, ведь у каждой программы в то время должен был быть акроним, и это значило что-то вроде «Исправленный Объединенный Новый Составитель Основного языка» (Revised Unified New Compiler IT Basic Language Extended) или как-то так. У нас было несколько причин, чтобы так назвать программу, но мы хотели переделать тот алгебраический язык, привести в более упорядоченный вид, и затем мы смогли немного улучшить программу, и при это уместиться в те же 10кбайт.

Вот так я провел свое первое лето в Компьютерном Центре. И потом, уже после того как программа RUNCIBLE была написана, мы также… я также написал инструкцию по эксплуатации для этой программы, и удивительно, эту инструкцию использовали как руководство для студентов на следующий год. И я оказался в довольно необычном положении: на одном из занятий использовали как раз ту самую книгу, которую я написал, будучи на втором курсе.

И RUNCIBLE, мы обновили эту программу следующим летом, добавили туда кучу всяких мелочей, уместив их в 10кбайт. Но у нас все еще была плавающая точка и другие вещи, над которыми нужно было работать… Поэтому мы снова решили сделать улучшенную версию. И так я написал SOAP 3. Знаете, мне нравилась программа SOAP 2 от IBM. Я написал SOAP 3, которая основывалась на SOAP 2, и в дальнейшем ее мы использовали как ассемблер для улучшения программного обеспечения. И Кейс позволял примерно дюжине студентов писать программы, которые бы в дальнейшем использовались другими студентами или факультетами.

Фред Уэй, директор этой программы, был очень прозорливым, он доверял студентам, и позволял нам…ну, мы здорово проводили время, разговаривая друг с другом обо всем этом. Мы так же получали ежемесячный журнал Ассоциации вычислительной техники в 1958. тогда мы увидели, что люди с всего света публиковали свои идеи как писать программы, и мы тогда поняли, что уже тоже знаем все эти вещи и даже больше.

Так моей второй публикацией, после Potrzebie System для Mad Magazine, стала статья о RUNCIBLE: превращение формул в машинный код. Я отправил свою статью в журнал Ассоциации вычислительной техники, который тогда только начал печататься. Я тогда был очень наивным, не понимал, как правильно печататься в научных журналах. Да, я видел журналы, знал, что туда можно отправить статью, но не имел никакого понятия о значении. Мне важна была сама история, поэтому я и написал.

Я считал себя докладчиком, представителем этих ребят из Компьютерного Центра Кейса, с которыми я вместе работал над созданием RUNCIBLE. И я написал статью о методах, который мы использовали для RUNCIBLE, но нигде в статье я не упомянул имен этих ребят, и я не знал, что получу сумму, за эти идеи, я просто хотел их описать.

Только позднее я все это понял, узнал об условностях. А в тот момент, я просто написал статью. И мы подготовили этот материал правильно, когда статья уже была опубликована, как часть моего собрания сочинений несколько лет назад.

Поддержка публикации — компания Edison, которая разрабатывает оповещалку для трейдеров, а так же делает систему учета энергоресурсов и водоснабжения для коттеджного поселка.

Читать еще

Список 97 видеороликов с историями Дональда Кнута
Плейлист на Youtube

1. Family history
2. Learning to read and school
3. My mother
4. My parents' finances
5. Interests in high school
6. Being a nerd of nerds at high school
7. My sense of humor
8. The Potrzebie System of Weights and Measures
9. Feeling the need to prove myself
11. University life: my basketball management system
12. University life: the fraternity system
13. Meeting my wife Jill
14. Bible study at university and a time of personal challenge
15. Extra-curricular activities at Case
16. Taking graduate classes at Case
17. Physics, welding, astronomy and mathematics
18. My maths teacher at Case and a difficult problem
19. My interest in graphs and my first experience of a computer
20. How I got interested in programming
21. Learning how to program on the IBM 650
22. Writing a tic-tac-toe program
23. Learning about Symbolic Optimum Assembly programs
24. The Internal Translator
25. Adding more features to RUNCIBLE
26. Wanting to be a teacher and why I chose to go to Caltech
27. Writing a compiler for the Burroughs Corporation
28. Working for the Burroughs Corporation
29. Burroughs Corporation
30. My interest in context-free languages
31. Getting my PhD and the problem of symmetric block designs with…
32. Finding a solution to an open problem about projective planes
33. Inception of The Art of Computer Programming
34. 1967: a turbulent year
35. Work on attribute grammars and the Knuth-Bendix Algorithm
36. Being creative in the forest
37. A new field: analysis of algorithms
38. The Art of Computer Programming: underestimating the size of the...
39. The successful first release of The Art of Computer Programming
40. Inspiration to write Surreal Numbers
41. Writing Surreal Numbers in a hotel room in Oslo
42. Finishing the Surreal Numbers
43. The emergence of computer science as an academic subject
44. I want to do computer science instead of arguing for it
45. A year doing National Service in Princeton
46. Moving to Stanford and wondering whether I'd made the right choice
47. Designing the house in Stanford
48. Volume Three of The Art of Computer Programming
49. Working on Volume Four of The Art of Computer Programming
50. Poor quality typesetting on the second edition of my book
51. Deciding to make my own typesetting program
52. Working on my typesetting program
53. Mathematical formula for letter shapes
54. Research into the history of typography
55. Working on my letters and problems with the S
56. Figuring out how to typeset and the problem with specifications
57. Working on TeX
58. Why the designer and the implementer of a program should be the…
59. Converting Volume Two to TeX
60. Writing a users' manual for TeX
61. Giving the Gibbs lecture on my typography work
62. Developing Metafont and TeX
63. Why I chose not to retain any rights to TeX and transcribed it to…
64. Tuning up my fonts and getting funding for TeX
65. Problems with Volume Two
66. Literate programming
67. Re-writing TeX using the feedback I received
68. The importance of stability for TeX
69. LaTeX and ConTeXt
70. A summary of the TeX project
71. A year in Boston
72. Writing a book about the Bible
73. The most beautiful 3:16 in the world
74. Chess master playing at Adobe Systems
75. Giving a lecture series on science and religion at MIT
76. Back to work at Stanford and taking early retirement
77. Taking up swimming to help me cope with stress
78. My graduate students and my 64th birthday
79. My class on Concrete Mathematics
80. Writing a book on my Concrete Mathematics class
81. Updating Volumes One to Three of The Art of Computer Programming
82. Getting started on Volume Four of «The Art of Computer...
83. Two final major research projects
84. My love of writing and a lucky life
85. Coping with cancer
86. Honorary doctorates
87. The importance of awards and the Kyoto Prize
88. Pipe organ music is one of the great pleasures of life
89. The pipe organ in my living room
90. Playing the organs
91. An international symposium on algorithms in the Soviet Union
92. The Knuth-Morris-Pratt algorithm
93. My advice to young people
94. My children: John
95. My children: Jenny
96. Working on a series of books of my collected papers
97. Why I chose analysis of algorithms as a subject

Автор: Edison

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля