Abnormal programming
2 December 2011

Первый язык программирования высокого уровня — Планкалкюль

Планкалкюль (Plankalkül) — первый в мире язык программирования высокого уровня, разработанный немецким инженером Конрадом Цузе между
1942 и 1946 годами для его компьютера «Z4» (компьютер на снимке ниже, фото взято из «Википедии»).

Z4

Шла Вторая Мировая Война, Цузе работал в отрыве от учёных других стран, совершенно самостоятельно. За это время он создал не только язык программирования,
но и написал на нём 49 страниц программ для оценки шахматных позиций. Полностью его работа была опубликована много позже, в 1972.

Рискну рассказать об этом языке программирования, в качестве археологического изыскания. Тем более, что на русском языке об этом языке сказано очень мало.

Только в 1957 году (работы были начаты в 1954) появился Фортран — язык, который большинство считает первым языком высокого уровня.

«Z4» был электро-механическим, поэтому компилятора или интерпретатора Планкалкюля не существовало, но в 2000 году в Свободном
универсистете Берлина (Freie Universität Berlin) был создан интерпретатор его
диалекта (запускается в виде Ява-аплета в браузере).

Диалект, который реализуется, назван Plankalkül-2000 и отличается от оригинала различными упрощениями.
Например, упрощена форма записи, Цузе использовал двухмерную запись —
первой строкой записывалось само выражение, а ниже некоторые его аргументы (тип переменной, индексы и так далее). Кроме того, были упрощены и значки самих операций,
приведены к более привычному нам с вами виду.

Язык довольно богатый, на мой взгляд, для сороковых годов-то: есть условные конструкции, два вида циклов (аналог while и for), есть массивы и кортежи,
можно описывать и вызывать подпрограммы (но рекурсии нет).

Все переменные делятся на четыре вида.
  • «Variablen» (Входные переменные) — это входные переменные подпрограмм, доступны только для чтения начинаются с буквы «V» и номера.
  • «Zwischenwert» (Значения промежуточные), доступны для чтения и записи, предназначены для хранения промежуточных вычисляемых значения, начинаются с «Z» и номера.
  • «Resultatwerte» (Результат) — в этих переменных возвращается результат вычисления, начинаются с «R» и номера.
  • «Indizes» (Индексы) — переменные цикла (аналога for), начинаются с «i», дальше может быть номер, номер необходим для организации вложенных циклов.

Доступны три типа переменных. Несмотря на то, что «Z4» умел оперировать числами с плавающей точкой, интерпретатор этого не умеет.
  • Для целого неотрицательного указывается размерность в битах. Есть две формы записи «0» — один бит, «n.0» — «n» бит, например, 8.0 — один байт (8 бит).
  • Кортеж указывается в скобках, например (3.0, 4.0) — это две переменные в три и четыре бита, кортеж должен иметь более одного элемента.
  • Массив записывается через точку, к примеру: 4.5.0 — массив из четырёх элементов по пять бит в каждом, 32.(0, 8.0, 16.0) — 32 кортежа, в каждом из которых три переменных: один бит, восемь и
    шестнадцать.

Планкалкюль явно можно сильно упростить по синтаксису, но современный диалект почти в точности копирует ту запись, которую использовал Цузе, я полагаю, что такой синтаксис родился из-за
необходимости «отлаживать» программу на бумаге. Впрочем, язык настролько прост, что я его выучил целиком минут за 15 и даже написал на нём парочку программ в нескольких вариантах.

Одна из них вычисляет указанное (по порядку) число Фибоначчи:
P0 FactEvgenyStepanischev (V0[:4.0]) => (R0[:10.0])
(0, 1) => (Z0[:10.0], Z1[:10.0])

W1 (V0[:4.0]) [
    i > 0 -> (Z0[:10.0] + Z1[:10.0], Z1[:10.0] - Z0[:10.0]) => (Z1[:10.0], Z0[:10.0])
]

Z1[:10.0] => R0[:10.0]

END

Запускать следует так: открываете страницу с интерпретатором, копируете в окно мою программу, нажимаете «Compile», открывается отдельное
окно с Ява-аплетом (требует, чтобы на компьютере была установлена Ява), в открывшемся окне мышкой побитно набираете начальное значение V0 (нажимать надо на зелёные кружки́),
потом в окне браузера нажимаете «Run», в красной строчке (R0) увидите получившееся значение.

Запущенная программа на Планкалкюле

Подпрограммы в языке начинаются с символа «P» и уникального номера, дальше идёт имя, по которому её можно будет вызвать, у меня подпрограмма называется «FactEvgenyStepanischev», заканчивается
подпрограмма ключевым словом «END» (в оригинальном Планкалкюле его не было).

У подпрограммы описываются принимаемые и возвращаемые значения, у меня используется одна переменная на вход, размерностью 4 бита и одна на выход, размерность в 10. Первой строкой
присваиваются значения «ноль» и «один» промежуточным переменным Z0 и Z1. Тип переменных приходится указывать при каждом их использовании, преобразовать переменную в другой
тип нельзя.

Ниже идёт цикл «for» (W1), поскольку номер переменной цикла я не указал (указывается в первых квадратных скобках, которые тут опущены), используется переменная цикла «i», без номера.
В круглых скобках указывается количество повторений, а в последующих квадратных — тело цикла. Подробности можно
найти в описании.

Операция «стрелка» („->“) — условная конструкция, часть справа будет выполнена, если выражение слева истинно. В диалекте работают только самые простые выражения, например
цикл туда подставить можно, но кнопка «Run» в аплете у меня не появилась, поэтому я ограничился присваиванием внутри цикла.

Я тут использовал комплексное присваивание, которое хорошо знакомо тем, кто использует Перл, Пайтон или ПХП, но работает оно иначе — присваивания выполняются
последовательно, слева направо, поэтому я не могу ограничиться «(Z0[:10.0] + Z1[:10.0], Z1[:10.0]) => (Z1[:10.0], Z0[:10.0])», результат будет не тот, который ожидается.

В конце я присваиваю промежуточное значение результирующему значению подпрограммы.

Кроме этого в языке почти ничего и нет. Обращение к элементам массива, вызов функции и цикл «while» описывать отдельно смысла не имеет, они выглядят достаточно естественно в рамках этого синтаксиса.
Все операции, поддерживаемые языком (их немного — логические операции, битовые операции и четыре арифметические действия) выглядят привычно.

+95
30.9k 56
Comments 91
Top of the day