Дата последнего обновления файла 16.06.2015

Структурное программирование

Применение структурного программирования позволяет увеличить скорость написания программ и облегчить отладку написанной программы. Структурное программирование возможно и на языках программирования assembler, где не предусмотрено структурных операторов, подобных структурным операторам языков программирования C, PASCAL, PL/M.

Программирование для универсальных компьютеров начиналось с программирования в машинных кодах, затем появились и начали своё развитие языки высокого уровня, затем Дейкстрой были развиты принципы структурного программирования, на смену структурному программированию пришло объектное программирование и в настоящее время активно развивается визуальное программирование.

Программирование для микроконтроллеров во многом повторяет тот же путь. Переход от этапа к этапу зависит от доступных внутренних ресурсов микроконтроллеров. Ещё несколько лет назад использование языков высокого уровня было невозможно из-за малого объёма внутренней памяти программ. (В дешёвых моделях микроконтроллеров эта ситуация сохраняется до сих пор.) В настоящее время с появлением микроконтроллеров и сигнальных процессоров с объёмом внутренней памяти в несколько десятков килобайт появляется возможность объектного проектирования.

В настоящее время существует два способа написания программ: снизу вверх и сверху вниз. При написании программы снизу вверх приступить к отладке программы невозможно, не написав полностью всю программу. При написании программы сверху вниз, что является обязательным при структурном программировании, на любом этапе написания программы она может быть оттранслирована и выполнена, при этом можно отследить все алгоритмические действия программы, написанные к этому времени. Процесс написания программы не отличается от процесса создания алгоритма. Более того, эти этапы создания программы можно объединить. Выполняемое алгоритмическое действие отображается в названии подпрограммы. Например:

ProchitatPort ;Прочитать порт
VklychitIndikator ;Включить индикатор

Основная идея структурного программирования заключаются в том, что существует только четыре структурных оператора. Используя эти структурные операторы можно построить сколь угодно сложную программу.

Первый структурный оператор называется линейная цепочка операторов. Любая задача может быть разбита на несколько подзадач. Выполнение подзадач может быть поручено подпрограмме, в названии которой можно (и нужно) отразить подзадачу, которую должна решать эта подпрограмма. На момент написания алгоритма (и программы) верхнего уровня нас не интересует,     как будет решаться эта задача, поэтому вместо настоящей подпрограммы поставим подпрограмму-заглушку.

Алгоритмическое изображение оператора

Структурно-логическая цепочка "линейная цепочка операторов" легко реализуется на всех языках программирования. На языке программирования СИ она выглядит следующим образом:


Не вызывает затруднений и ее реализация на языке программирования asm-51:

Второй структурный оператор называется условный оператор. Достаточно часто одна или другая задачидолжны исполняться в зависимости от определённого условия, которое зависит от результатов выполнения предыдущей программы или от внешних устройств. Каждая из таких задач называется плечом условного оператора.

Алгоритмическое изображение оператора

Реализация условного оператора на языке программирования СИ:


На языке программирования ассемблер, реализация условного оператора встречает определенные трудности. Для того, чтобы организовать два параллельных плеча потребуется применение команд безусловного перехода. Собственно проверка условия выполняется командой условного перехода. Пример шаблона условного оператора на языке программирования asm-51:

Условный оператор может использоваться в неполном варианте, когда одно из плеч алгоритма отсутствует:

Алгоритмическое изображение оператора

Язык программирования С

Язык программирования asm-51

Третий структурный оператор - это оператор цикла с проверкой условия после тела цикла. Такой оператор легко реализуется на языке программирования ассемблер при помощи команды условного или безусловного перехода. Отличие от условного оператора заключается в том, что передача управления осуществляется не вперёд, а назад. На языках программирования высокого уровня такой оператор входит в состав языка (оператор do..while в языке программирования C или оператор repeat..until в языке программирования PASCAL).

Алгоритмическое изображение оператора

Язык программирования С

Язык программирования asm-51

Четвёртый структурный оператор - это оператор цикла с проверкой условия до тела цикла. В отличие от предыдущего оператора тело цикла в этом операторе может ни разу не выполниться, если условие цикла сразу же выполнено. Этот оператор как и условный оператор невозможно реализовать на одной машинной команде.

Алгоритмическое изображение оператора

Язык программирования С

Язык программирования asm-51

Итак, в заключение можно сделать вывод, что структурное программирование возможно не только на структурируемых языках программирования, таких как ПАСКАЛЬ или СИ, но и на низкоуровневых языках: ассемблерах. Показанные выше шаблоны позволяют осуществить это достаточно легко.

Литература:

  1. М. Рафикумазан Микропроцессоры и машинное проектирование микропроцессорных систем, пер. с англ. — М.: Мир, 1988
  2. Н. Вирт Систематическое программирование. Введение. М.: Мир, 1977
  3. Н. Вирт Алгоритмы и структуры данных. Новая версия для Оберона + CD. М.: ДМК Пресс, 2010
  4. М. Бен-Ари Языки программирования. Практический сравнительный анализ: М.: Мир, 2000
  5. Уоллес Вонг Основы программирования для "чайников" М.: Диалектика, 2007
  6. Микушин А.В. Занимательно о микроконтроллерах. СПб, БХВ-Петербург, 2006.
  7. Микушин А.В., Сажнев А.М., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. СПб, БХВ-Петербург, 2010.

Вместе со статьей "Структурное программирование" читают:

Языки программирования для микроконтроллеров
http://digteh.ru/Progr/progr.php

Применение подпрограмм при программировании
http://digteh.ru/Progr/PodProgr.php

Подпрограммы процедуры и подпрограммы функции
http://digteh.ru/Progr/func.php

Применение комментариев
http://digteh.ru/Progr/Comment.php

Многофайловые программы
http://digteh.ru/Progr/ManyFile.php


Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2017

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

Поиск по сайту сервисом Яндекс

Поиск по сайту сервисом ГУГЛ

пЕИРХМЦ@Mail.ru


Яндекс.Метрика
Rambler's Top100