1. Вступление
1.1. Историческая справка
Python – динамическая интерпретирована объектно-ориентированный скриптовый язык программирования со строгой динамической типизацией. Разработана в 1990 году голандским программистом Гвидо ван Россумом .
Автор назвал язык в честь популярного британского комедийного сериала 1970-х «Летающий цирк Монти Пайтона». Чаще всего употребляемое прочтения названия языка — «Пайтон».
Официальный сайт языка программирования Python https://www.python.org/ .
1.2. Python в реальном мире
1.2.1. Краткое описание
Python – многоцелевая язык программирования, которая позволяет писать код хорошо читаемым. Относительный лаконизм языка Python позволяет создать программу, которая будет намного короче своего аналога, написанного на другом языке.
Python — багатоплатформова язык программирования. Это означает, что программы Python можно запускать в разных операционных системах без каких-либо изменений.
Еще одним преимуществом Python является его стандартная библиотека, которая устанавливается вместе с Python и содержит готовые инструменты для работы с операционной системой, веб-страницами, базами данных, различными форматами данных, для построения графического интерфейса программ.
Программы, написанные на языке программирования Python, могут быть как небольшими скриптами, так и сложными системами.
Python абсолютно бесплатный.
1.2.2. Использование Python
Python используется для различных целей: для создания игр и веб-приложений, разработки внутренних инструментов для различных проектов. Язык также широко применяется в научной области для исследований и решения прикладных задач.
1.2.3. Версии Python
Языки программирования со временем меняются — разработчики добавляют в них новые возможности, а также исправляют ошибки. Так появляются различные версии языка. Например, код написан на Python 2 в большинстве случаев не будет работать в версии Python 3 без внесения дополнительных изменений.
Основная команда разработчиков языка Python прекращает поддержку версии Python 2.x с 1 января 2020 года. |
В пособии используется версия 3.x. В частности, все примеры кода написаны и протестированы для версий Python 3.4 и выше. То есть, использование более поздних версий интерпретатора Python 3 не должно вызывать появление ошибок при выполнении примеров кода (где это необходимо, приводится объяснение относительно версии, которая используется). Если необходимо узнать, что и когда было добавлено в разные версии языка программирования Python, посетите страницу с документацией по Python . |
2. Начало работы
2.1. От машинного языка до языка высокого уровня
Процессор является важнейшим компонентом в компьютере. Одна из основных функций процессора — это обработка данных согласно компьютерной программы, которая является списком инструкций, путем выполнения арифметических и логических операций над фрагментами данных.
Каждая инструкция в программе — это команда, которая «сообщает процессору, какую операцию он должен выполнить. Вот пример инструкции, которая может присутствовать в программе
10111010Для нас — это лишь последовательность 0 и 1. Однако для процессора — это инструкция как выполнить определенную операцию. Процессор компьютера может понимать только те инструкции, которые написаны на машинном языке.
| Машинная язык — это искусственный язык, созданный для передачи команд компьютеру. С помощью машинного языка создаются эффективные программы, поскольку разработчик получает доступ ко всем возможностям процессора. Машинная язык — язык низкого уровня. |
Инструкция машинного языка существует для каждой операции, какую процессор способен выполнить — есть инструкция для сложения чисел, есть инструкция для вычитания чисел и т. д.
| Весь набор инструкций, который центральный процессор может выполнить, известный как набор инструкций процессора. |
Например, у вас есть определенная программа, которая хранится на диске вашего компьютера. Для выполнения программы, вы совершаете двойной клик на значке программы. Это заставляет программу копироваться с диска в оперативную память, после чего процессор компьютера выполняет копию программы, находящейся в оперативной памяти.
Когда процессор выполняет инструкции программы, он участвует в процессе, который является известным как цикл fetch — decode — execute (получить — расшифровать — выполнить). Этот цикл выполняется для каждой инструкции в программе и состоит из трех шагов:
- Получить
- Программа — это последовательность инструкций на машинном языке. Первым шагом цикла загрузки (получения) следующей инструкции из памяти в процессор.
- Декодировать
- Инструкция машинного языка — это двоичное число, которое представляет команду, сообщает процессора выполнить определенную операцию. На этом шаге процессор декодирует инструкцию, которую было «вытянуто» из памяти, для определения того, какая операция должна выполняться.
- Выполнить
- Последний шаг цикла — выполнить операцию.
Хотя процессор компьютера понимает только машинный язык, человеку непрактично писать программы на машинном языке. Такая программа может иметь тысячи или даже миллионы бинарных инструкций, и написание такой программы будет очень обременительным процессом.
По этой причине была создана язык ассемблера как альтернатива машинном языке. Вместо использования двоичных чисел для написания инструкций, язык ассемблера использует короткие слова, известные как мнемокоди.
Например, на языке ассемблера, мнемокод add, как правило, означает, что нужно добавить числа, а mul, как правило, означает, умножения чисел, а mov, как правило, означает значение перемещения в определенное место в памяти.