قابلیت های نرم افزار Fortran

نویسنده admin 1396/03/06 0 نظر مطالب,

نرم افزار Fortran، اولین زبان برنامه‌نویسی سطح بالا و جزء پر کاربردترین زبان‌های برنامه‌نویسی دنیا برای کاربردهای عددی است. نرم افزار فرترن در شرکت IBM توسط تیم کوچکی که John Backus رهبری آن را بر عهده داشت، طراحی و ایجاد شد. اولین نسخه نرم افزار فرترن در سال ۱۹۵۷ و به عنوان ابزار برنامه‌نویسی برای IBM 704 منتشر شد. آنها از نام FORTRAN استفاده کردند چرا که یکی از اهداف اصلی طراحی این زبان برنامه‌نویسی، ترجمه فرمول (FORmula TRANslation) بود. نرم افزار Fortran به سرعت در میان برنامه‌نویسان محبوب شد؛ به طوری که در سال ۱۹۶۳ دهها شرکت بر روی توسعه نسخه‌های جدید نرم افزار فرترن مشغول به فعالیت بودند.

در سال ۱۹۶۲ مؤسسه استاندارد ملی آمریکا (ANSI) ، اقدام به استانداردسازی نسخه‌های فرترن کرد که نتیجه آن انتشار اولین نسخه رسمی نرم افزار فرترن، یعنی Fortran ۶۶ (FORTRAN 66)‌ بود. تنها چند سال پس از انتشار فرترن ۶۶، ضعف‌های آن در مقایسه با سایر زبان‌های برنامه‌نویسی مانند C و پاسکال (Pascal) مشخص شد. به این ترتیب کار بر روی نسخه جدید نرم افزار فرترن در سال ۱۹۶۹ آغاز گردید. این فعالیت ۸ سال به طول انجامید؛ اما نتیجه نهایی کار که به عنوان نسخه فرترن ۷۷ (FORTRAN 77) منتشر شد، ارتقای چشمگیری را نشان می‌داد.

از جمله ویژگی‌های اضافه شده به نسخه ۷۷ می‌توان به عبارت شرطی IF نوع داده CHARACTER و عبارت PARAMETER اشاره کرد. فرترن ۷۷ با رقابت سایر زبان‌های برنامه‌نویسی مانند C مواجه شد که به کاربر اجازه تخصیص حافظه به صورت دینامیک و همچنین تعریف ساختمان‌های داده ناهمگن می‌دادند. در نرم افزار Fortran ۷۷ هیچ یک از این قابلیت‌ها وجود نداشت. به منظور غلبه بر این مشکلات مجدداً کار بر روی ارتقای فرترن شرع شد تا در سال ۱۹۹۱، نسخه FORTRAN 90 منتشر گردید. به همین ترتیب نسخه‌های مختلف نرم افزار Fortran بر اساس نیاز‌های برنامه‌نویسان پدید آمد. بعد از نرم افزار فرترن ۹۰ شاهد انتشار نسخه‌های فرترن ۹۵، فرترن ۲۰۰۳ و فرترن ۲۰۰۸ هستیم که در آنها کتابخانه‌های جدید و کاربردی جهت انجام محاسبات اضافه شده است. لازم به ذکر است که بر خلاف نسخه‌های ابتدایی نرم افزار فرترن، ویژگی شی‌گرایی به نسخه‌های جدید اضافه گردیده است.

ویژگی ها و کاربردهای نرم افزار Fortran

در جوامع مهندسی، برنامه‌نویسی با نرم افزار فرترن همواره از اهمیت ویژه‌ای برخوردار بوده است. یکی از ویژگی‌های مهم نرم افزار فرترن سرعت بسیار بالای آن در کامپایل کردن کدهای محاسباتی است. این امر به خصوص برای محاسبات عددی سنگین از اهمیت دوچندانی برخوردار است. به عنوان مثال در حوزه مهندسی مکانیک، محاسبات مربوط به دینامیک سیالات محاسباتی CFD، بایستی با سرعت بالا انجام گیرند تا زمان انجام محاسبات به حداقل برسد. نه تنها اکثر کدهای قدیمی و ریشه‌دار با زبان FORTRAN نوشته شده‌اند، بلکه امروزه نیز در بسیاری از کاربردها، مهندسان مکانیک ترجیح می‌دهند که به جای استفاده از نرم‌افزارهای کاربرپسند مانند متلب (MATLAB)، از نرم افزار فرترن استفاده نمایند.

حتی پایه برنامه‌نویسی برخی از نرم‌افزارهای معروف مهندسی مانند انسیس (Ansys) هم، بر استفاده از فرترن بنا نهاده شده است. قابلیت پردازش موازی نیز در نسخه‌های نرم افزارفرترن ۹۰ به بعد مشاهده می‌شود، که این امر حاکی از توجه پدیدآورندگان فرترن به افزایش هر چه بیشتر سرعت انجام محاسبات می‌باشد. علاوه بر سریع بودن، برخی دیگر از ویژگی‌های نرم افزار فرترن عبارتند از:

آسان بودن یادگیری: هنگام طراحی فرترن، یادگیری و آموزش آسان یکی از اهداف کلیدی بود.
قابلیت انتقال: اجازه انتقال آسان برنامه از یک سیستم به سیستم دیگر مهیا است.
وجود شیوه‌های گوناگون برای بیان توابع ریاضی
زبان شیءگرا
قابلیت کنترل تخصیص ذخیره سازی

یکی از مسائلی را که می‌توان جزء نقایص فرترن به حساب آورد، واسط کاربری گرافیکیGUI ضعیف آن است که بسیاری از کاربران ( عمدتاً مبتدی) را از کار کردن با نرم فزار Fortran باز می‌دارد. از نکات دیگری که باید به آن توجه نمود، تفاوت کاربردی بین زبان‌های برنامه‌نویسی، Fortran C‌ و C++ است. می‌توان گفت که رقابت تنگاتنگی میان این زبان‌ها وجود دارد؛ به طوری که در برخی موارد شاهد آن هستیم که زبان‌های C و C++ در حوزه محاسبات عددی به جای فرترن مورد استفاده قرار می‌گیرند. این امر عمدتاً به آشنا نبودن کاربران، به حوزه برنامه‌نویسی عددی بر می‌گردد. به طور کلی می‌توان گفت که Fortan، به طور خاص برای محاسبات عددی طراحی شده است؛ در حالی که زبان‌های C و C++ برای کاربردهای دیگر (برنامه‌نویسی سیستم) پدید آمده‌اند و استفاده از آنها برای برنامه‌نویسی عددی، منجر به کند شدن اجرای برنامه و هدررفت منابع سیستم خواهد شد .