Основи програмування мовою фортран (стор.
| З-за великого обсягу цей матеріал розміщено на декількох сторінках: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
Міністерство освіти і науки України
Уральський федеральний університет
імені першого Президента України
МОВИ ФОРТРАН
Історична довідка. 5
Структура програми.
Відмінності Фортрана 90 від Фортрана 77. 11
Доступ до обчислювальних ресурсів. 15
Запуск завдань на кластері. 17
Переписати тексти програм на сервер. 17
Компіляція програм. 17
Запуск програми на рахунок. 19
Ціла константа. 22
Речова константа. 23
Речова константа подвійної точності. 23
Комплексна константа. 23
Комплексна константа подвійної точності. 24
Логічна константа. 24
Текстова константа. 24
Оператори опису типів даних. 26
INTEGER цілого типу. 26
REAL та DOUBLE PRECISION речовинного типу. 27
COMPLEX та DOUBLE COMPLEX комплексного типу. 28
CHARACTER символьного типу. 29
LOGICAL логічного типу. 29
DIMENSION масивів. 30
Атрибут PARAMETER.. 32
Різновиди вбудованих типів даних. 35
Вирази, операції та присвоєння. 36
Арифметичні вирази. 36
Вирази відносини. 37
Логічні вирази. 38
Правила обчислення виразів. 38
Оператори введення/виводу. 39
Оператор введення DATA.. 39
Оператор введення READ.. 40
Оператор виводу WRITE. 41
Оператор виведення на екран PRINT. 42
Оператор завдання формату введення-виведення (FORMAT) 43
Специфікації X, T. 43
Специфікатор I 44
Специфікація F. 46
Специфікація E. 50
Специфікація G.. 51
Дескриптори даних. 52
Оператори умови. 53
Логічний оператор умови. 53
Арифметичний оператор умови. 57
Конструкція SELECT CASE 60
Оператори циклу. 62
Оператор циклу DO.. 62
Оператор циклу DO WHILE. 64
Оператор зупинки STOP. 65
Оператор виходу із циклу EXIT. 66
Оператори переходу. 67
Оператор бузослівного переходу GOTO.. 67
Оператор переходу GOTO, що обчислюється.. 67
Оператор умовного переходу IF … GOTO.. 68
Робота із масивами. 69
Введення масивів. 69
Виведення масивів. 71
Обробка масивів. 73
Підпрограма-функція FUNCTION.. 81
Підпрограма-процедура SUBROUTINE. 83
Робота із зовнішніми файлами. 85
Оператор відкриття файлу OPEN.. 85
Оператор закриття файлу CLOSE. 86
Приклади роботи із файлами. 86
Характерна риса паралельних ЕОМ – можливість одночасного використання обробки інформації великої кількості процесорів. Застосування багатопроцесорних обчислювальних систем (МВС) ставить дві задачі побудови паралельних алгоритмів: розпаралелювання існуючих послідовних алгоритмів та створення нових алгоритмів з орієнтацією на паралельні обчислювальні системи.
Найбільш поширеною технологією програмування для паралельних комп'ютерів з розподіленою пам'яттю є MPI. p align="justify"> Основним способом взаємодії паралельних процесів у таких системах є передача повідомлень один одному. Це й відображено у назві цієї технології – Message Passing Interface (інтерфейс передачіповідомлень). Стандарт MPI фіксує інтерфейс, який повинен дотримуватися системою програмування на кожній обчислювальній платформі, так і користувачем при створенні своїх програм. Комунікаційна бібліотека MPI стала загальновизнаним стандартом у паралельному програмуванні з використанням механізму передачі повідомлень.
MPI-програма є набір незалежних процесів, кожен з яких виконує свою власну програму (не обов'язково одну і ту ж), написану мовою C або FORTRAN. У мові FORTRAN більшість MPI-процедур є підпрограмами (викликаються оператором CALL), а код помилки повертають через додатковий останній параметр процедури. Декілька процедур, оформлених у вигляді функцій, код помилки не повертають. Не потрібно строго дотримуватись регістру символів в іменах підпрограм та іменованих констант. Масиви індексуються з 1. Об'єкти MPI, які у мові C є структурами, у мові FORTRAN є масивами цілого типу.
1954 -IBM, перший транслятор мовиФортран.
1966 р. -Фортран 66.
1978 р. -Фортран 77.
2004 -Фортран 2000або2003.
Прогрес комп'ютерних технологій визначив процес появи нових різноманітних знакових систем для запису алгоритмів –мов програмування.Сенс появи такої мови, оснащений набір обчислювальних формул додаткової інформації, перетворює цей набір на алгоритм.
Серед причин довголіття Фортрана (він є однією з найпоширеніших мов у світі), можна відзначити просту структуру як самого Фортрана, так і призначених для нього трансляторів. Програма на Фортрані записується у послідовності пропозицій чи операторів(Опис перетворення інформації), і оформляється за певними стандартами. Ці стандарти накладають обмеження, зокрема, на форму запису та розташування частин оператора у рядку бланка для запису операторів. Програма, записана на Фортрані, є один чи кілька сегментів (підпрограм) з операторів. Сегмент, який керує роботою всієї програми в цілому, називається основною програмою.
Фортран був задуманий для використання у сфері наукових та інженерно-технічних обчислень. Однак цією мовою легко описуються завдання з розгалуженою логікою (моделювання виробничих процесів, вирішення ігрових ситуацій тощо), деякі економічні завдання і особливо завдання редагування (складання таблиць, зведень, відомостей тощо).
Модифікація мови Фортран, що з'явилися в 1958 році, отримала назвуФортранIIі містила поняття підпрограми та загальних змінних для забезпечення зв'язку між сегментами.
До 1962 відноситься поява мови, відомого під ім'ямФортран IV. У 1966 завершено розробку американського стандарту на мову ANSI (American National Standards Institute), мову називаютьFortran 66. У 1978 році розроблена друга версія стандарту ANSI - мова Fortran 77, що включає елементи структурного програмування, наприклад, структурний IF, символьні типи.
Третій варіант стандарту ANSI -Fortran 90, реалізований у 1991.Fortran 90є розвитком мовиFortran 77, так що програма, написана наFortran 77, може бути скомпільована та запущена як програма наFortran 90. СтандартFortran 90 Standardвводить багато нових засобів для операцій над масивами, нові методи специфікації точності, вільний форматвихідного коду, рекурсію, динамічні масиви тощо.
Програми поточною мовою стандартуFortran 77можуть успішно компілюватися компіляторамиFortran 90без будь-яких змін. Тим не менш, структура програми мовоюFortran 90може значно відрізнятися від структури еквівалентної програмиFortran 77. Програміст повинен остерігатися змішування двох стилів.
Так само компілятор зFortran 90вимагає забезпечення пояснень для повідомлень про деякі коди невідповідності (неузгодження), тобто використання операторів або змінних, які дозволені понад безліч правил, що виходять за межі стандарту.
Фортран займає чільне місце серед сучасних мов програмування. Це одна з перших мов програмування високого рівня і від свого народження він призначався для вирішення складних обчислювальних завдань. У середовищі прикладних програмістів Фортран спочатку зустріли скептично, оскільки вважалося, що заплатити за зручність програмування мовою високого рівня доведеться значною втратою швидкості обчислень. Якщо йдеться про моделювання складних процесів або обробку великих обсягів інформації, швидкість обчислень є вирішальним фактором, що визначає вибір мови, обчислювальної платформи та технології програмування.
Розробникам Фортрана вдалося знайти компроміс між зручністю програмування та ефективністю програм, написаних цією мовою. Синтаксис мови будувався таким чином, щоб забезпечити максимальну ефективність автоматичної оптимізації коду, що виконується. Це дозволило надалі створювати оптимізуючи компілятори, що поставили обчислювальні можливості програм на Фортрані поза конкуренцією. Мова була оснащенабагатим набором вбудованих математичних функцій та функцій вводу-виводу, що суттєво спрощує процес програмування обчислювальних завдань.