Никлаус Вирт (нем. Niklaus Emil Wirth, род. 15 февраля 1934 года) - швейцарский учёный, специалист в области информатики, один из известнейших теоретиков в области разработки языков программирования, профессор компьютерных наук Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETHZ), лауреат премии Тьюринга 1984 года. Создатель и ведущий проектировщик языков программирования Паскаль, Модула-2, Оберон.
Биография
Никлаус Вирт родился 15 февраля 1934 года в Винтертуре, в предместье Цюриха (Швейцария), в семье Вальтера Вирта, школьного учителя, и Хедвиг Вирт, урождённой Келлер.
В детстве Никлаус Вирт увлекался авиамоделизмом и постройкой ракет, увлечение электроникой и системами программного управления началось с разработки устройств дистанционного управления для моделей. В 1954 году поступил на факультет электроники Швейцарского федерального технологического института (ETH) в Цюрихе, где за четыре года получил степень бакалавра по электротехнике. Продолжил обучение в университете Лаваля (Квебек, Канада), в 1960 году получил степень магистра. Затем был приглашён в Калифорнийский университет в Беркли (США), где в 1963 году, под руководством профессора Хаски, защитил диссертацию, темой которой стал язык программирования Эйлер (англ. Euler) - расширение Алгола средствами языка Лисп.
Диссертация Вирта была замечена сообществом разработчиков языков программирования, и в том же 1963 году он был приглашён в Комитет по стандартизации Алгола IFIP (Международной федерации информатики), который разрабатывал новый стандарт языка Алгол, впоследствии ставший Алголом-68. Вместе с Чарльзом Хоаром Вирт отстаивал в комитете линию на разработку умеренно модифицированной версии Алгола, свободной от недостатков исходного языка и дополненной минимумом действительно необходимых средств. Вирт и Хоар представили комитету язык Алгол-W (W - от Wirth), представлявший собой именно такую переработку Алгола, но поддержки не встретили. По завершении работы комитета в 1968 году Вирт вошёл в число тех, кто критиковал Алгол-68, говоря о его недостаточной надёжности и чрезвычайной избыточности. Параллельно, с 1963 по 1967 годы Вирт работал ассистентом в Стэнфордском университете (США). Вместе с Джимом Уэльсом разработал и реализовал язык PL/360, предназначенный для программирования на платформе IBM/360 - алголоподобный язык, в который был введён ряд системно-зависимых возможностей, связанных с архитектурой IBM/360.
В 1967 году вернулся в звании доцента в Цюрихский университет, в 1968 году получил в ETH звание профессора компьютерных наук. В течение 31 года работал в ETH. Много занимался организационной деятельностью, совершенствуя систему обучения своего университета.
В 1970 году создал язык программирования Паскаль. В 1970-х годах разработал, вместе с Хоаром и Дейкстрой технологию структурного программирования. Вышедшая в 1971 году статья Вирта «Разработка программы методом пошагового уточнения» описала и обосновала ставшую впоследствии классической методологию разработки программного обеспечения «сверху вниз». Для переноса Паскаль-системы на различные вычислительные платформы в 1973 году с участием Вирта был разработан прототип виртуальной машины, исполняющей на любой платформе промежуточный «пи-код», в который предполагалось компилировать все программы.
В 1975 году разработал язык Модула, в котором реализовал идеи разработки модульных программ с хорошо определёнными межмодульными интерфейсами и параллельного программирования. Кроме того, в Модуле был изменён синтаксис языка - Вирт избавился от унаследованной ещё от Алгола-60 необходимости применять составные операторы в конструкциях ветвления и циклах. Модула не была широко известна и имела всего одну экспериментальную реализацию, но её доработанная версия - Модула-2, разработка которой началась в 1977 и закончилась в 1980 году, предназначенная для реализации системного ПО разрабатываемой в ETH системы Лилит (англ. Lilith) - 16-разрядного персонального компьютера, стала известна и довольно популярна, хотя и не превзошла по популярности Паскаль, особенно его коммерческие реализации. Система Lilith обогнала тенденции компьютерной индустрии на несколько лет, позднее Вирт с сожалением говорил, что, не реализовав потенциал этой системы, швейцарская компьютерная индустрия упустила свой исторический шанс. Развитием Модулы-2 стал язык Модула-3, разработанный совместно фирмами DEC и Olivetti; в его создании Вирт участия не принимал.
Дата Рождения:1934
Программы становятся медленнее более быстро, чем компьютеры становятся быстрее .
©.
Никлаус Вирт
Родился Никлаус 15 февраля 1934 года в Винтер-хуре (Швейцария). Родители Никлауса - Уолтер и Хедвиг (Келер) Вирт. Он женился на Нани Такер, у них трое детей: дочери Кэролин и Тина, сын Христиан. Вирт приятный в общении и добродушный человек, который выглядит моложе своих лет. Все свободное от работы время он проводит с семьей, часто совершая пешие походы по холмистым возвышенностям северной Швейцарии.
В сферу информатики Вирт погрузился в 1960 году, когда ей не уделялось должного внимания ни в коммерческой рекламе, ни в академических учебных планах. Никлаус рассказывает: "...Во время моего обучения в Швейцарском государственном технологическом институте единственное упоминание о компьютерах, которое я услышал, прозвучало в факультативном курсе, читавшемся Амброзом Спайзером, ставшим позднее президентом IFIP. Разработанный им компьютер ERMETH был малодоступен обычным студентам, и поэтому мое посвящение в информатику оказалось отложенным до того момента, как я прослушал курс численного анализа в Лавальском университете в Канаде. Тогда мне стало очевидно, что программирование будущих компьютеров должно было быть более эффективным. Поэтому я учился в первую очередь не проектировать аппаратную часть, а правильно и элегантно ее использовать".
Вирт присоединился к группе, участвовавшей в разработке - или, скорее, в доработке - компилятора и языка для компьютера IBM-704. Этот язык был назван NELIAC и являлся диалектом языка ALGOL-58.
С этого момента и начались приключения Никлауса в области языков программирования. Первый эксперимент привел к диссертации и к языку EULER, который оказался академически элегантным, но имел малую практическую ценность - он был почти антитезой более поздним языкам с типами данных и структурным программированием. Но этот язык заложил фундамент систематической разработки компиляторов, позволявших без потери ясности расширять их, чтобы включить новые возможности.
Выдающийся же этап в карьере Вирта начался в Стэнфордском университете, где он работал в качестве адъюнкт-профессора информатики вновь созданного факультета вычислительной техники с 1963 по 1967 год. Язык EULER привлек внимание рабочей группы Международной федерации по обработке информации (IFIP), участвовавшей в составлении планов, относительно будущего ALGOL.
Сейчас можно сказать, что работа Вирта над языком PASCAL началась именно тогда, в 1965 году, когда IFIP пригласила его принять участие в разработке нового языка, который должен был стать преемником ALGOL-60. Разработчики разделились на два направления, и Вирт оказался в том из них, которое пошло по пути расширения ALGOL. В 1966 году в Стэнфордском университете был создан язык под названием ALGOL-W.
С осени 1967 по 1968 год, когда Вирт вернулся в Швейцарию и служил в качестве адъюнкт-профессора в университете Цюриха, освободившись от обязательств перед IFIP, он разработал язык, ставший преемником ALGOL-W. Вирт назвал этот язык PASCAL, в честь французского математика и физика XVII столетия Блеза Паскаля, который в 1642 году сконструировал вычислительную машину, чтобы помочь своему отцу в работе по сбору налогов. "Кроме того, слово "PASCAL" звучит довольно мелодично", - говорит Вирт. Язык PASCAL первоначально разрабатывался как язык для обучения, но этим его функции не ограничились. В 1972 году PASCAL начал использоваться на занятиях по программированию в Швейцарском государственном технологическом институте. Свою работу над языком Никлаус закончил в 1974 году, создав высококачественный компилятор, а подлинное признание PASCAL получил после разработки Кеном Боулесом Р-кода для микрокомпьютеров, который позволил использовать PASCAL на новых машинах различной конфигурации.
После этого он переключил свое внимание на изучение мультипрограммирования, в результате чего появился язык MODULA, предназначенный главным образом для программирования специализированных систем, в том числе и миникомпьютеров. Основой для нового языка послужил "Параллельный PASCAL", в котором был применен принцип модульной организации комплексов программ, позволяющий программисту "прятать" определенные части программ. Первоначальный вариант MODULA-1 "никогда не Рассматривался как полноправный язык программирования", подчеркивает Вирт. Языком модульного программирования стал MODULA-2, ориентированный на персональные компьютеры.
В эти годы работа Вирта была связана с конструированием персонального компьютера "Лилит" и использованием языка MODULA-2.
OBERON - еще один язык программирования, созданный доктором Виртом в 1987 году и названный в честь спутника Урана - OBERON, открытого "Вояджером" в 1977 году.
При создании всех своих языков программирования Вирт придерживался принципа: "Сущности не следует умножать без необходимости", который получил название "бритва Оккама" В языке OBERON этот принцип реализован особенно явно. OBERON стал продолжением линии языков ALGOL-60, PASCAL, MODULA-2. OBERON создан на основе языка MODULA-2, однако, в отличие от PASCAL и MODULA-2, это комбинация языка программирования и операционной системы "для отдельного пользователя персональной рабочей станции". Удивительно простой и даже аскетичный, OBERON представляет собой, пожалуй, минимальный язык высокого уровня.
Работа продолжалась там же в Цюрихе, где Вирт находился уже в качестве профессора информатики с 1968 по 1975 год. Одновременно, начиная с 1968 года, доктор Никлаус Вирт стал профессором информатики в Федеральном Институте технологий Цюриха в Швейцарии, где и работает в этом звании по сей день и продолжает активное исследование в области языков программирования.
Талант Вирта как разработчика языков программирования дополняется писательским даром. В апрельском номере 1971 года журнала "Comrnunications of the ASM" Вирт опубликовал основополагающую статью по "нисходящему" методу проектирования программ ("Разработка программы методом поэтапного усовершенствования"), в которой сформулированы принципы нисходящего построения программы (с последовательным уточнением ее фрагментов). Полученный в результате элегантный и мощный метод проектирования не утратил своей значимости и сегодня. Две другие его статьи "О дисциплине программирования в реальном времени" и "Что мы можем сделать с необязательным разнообразием обозначений", опубликованные в том же журнале, посвящены проблемам поиска адекватного языкового формализма.
Вирт написал неско лько книг по программистской тематике: "Алгоритмы и структуры данных",
"Программирование на OBERON", "PASCAL - руководство пользователя и справочник" и "Проект цифровых операций".
Сейчас доктор Вирт совместно с тремя другими коллегами занимается вопросами автоматизированного проектирования аппаратных средств компьютерных систем.
Все работы доктора Вирта внесли большой вклад в компьютерную науку PASCAL сделал языки программирования более легкими для использования и изучения, а компьютеры более доступными для массового пользователя" Его проекты, от EULER до OBERON, стремились упростить и уничтожить барьеры между аппаратными средствами и программным обеспечением, сделать языки программирования более легкими в использовании.
Конечно, известно много других компьютерных языков программирования, помимо PASCAL, OBERON или MODULA-2, но вклад Вирта в создание и развитие языков программирования очень значителен.
За большой вклад в информатику доктор Никлаус Вирт получил многочисленные награды и почести. Американский Совет Магистров присвоил ему звание член-корреспондента; Компьютерное Общество Института Инженеров по электронике и радиотехнике - звание компьютерного пионера; он получил приз IBM европейской науки и техники; стал членом Швейцарской Академии Инженерии и иностранным партнером Американской Академии Инженерии, а также получил орден "Pur le merte" и премию Тьюринга. Вирт получил почетные докторские степени от многих университетов: университет Лавапь, Квебек (Канада), университет Калифорнии, Беркли, университет Йорк (Англия), университет Лине Иоганна Кеплера (Австрия), университет Новосибирска (Россия), Открытый университет Англии, университет Пре-тории (Южная Африка).
Никлаус Вирт… Это имя в России известно многим. Три с лишним десятилетия назад профессор Вирт создал в далекой Швейцарии язык программирования Паскаль. Казалось бы, одного этого было достаточно, чтобы навечно вписать его имя в летопись компьютерных наук. Но в жизни нередко бывает так, что признание и известность получают далеко не самые лучшие и не самые совершенные творения. Вот и в случае с Паскалем мы видим лишь вершину айсберга, а большая часть творчества Вирта до сих пор для многих остается неизвестной.
Никлаус Вирт родился 15 февраля 1934 г. в небольшом городке Винтертуре, в предместье Цюриха. Родился Никлаус в семье Уолтера и Хедвиг Вирт. Он жил неподалеку от школы, где преподавал его отец. В их доме была хорошая библиотека, где Вирт находил немало интересных книг про железные дороги, турбины и телеграф.
Небольшой городок Винтертур имеет многовековую историю и славится своими машиностроением: там выпускаются локомотивы и дизельные двигатели. С детских лет Вирт увлекался техником, особенно авиамоделированием. Он буквально грезил небом. Но для запуска ракет нужно было получать топливо, и потому он занялся химией. Юный Вирт оборудовал в подвале школы "секретную" лабораторию. Ничто не могло его остановить: однажды сделанная им модель отклонилась от заданной траектории и угодила под ноги директору школы. Однако Вирт все равно продолжал упорно идти к намеченной цели.
Спустя несколько десятилетий Никлаусу Вирту, как и Кену Томпсону, автору UNIX, довелось полетать на МИГе с военного аэродрома в Кубинке, что находится под Москвой. Сбылась его заветная мечта. Лучше всего мотивацию профессионального творчества Вирта раскрыл его коллега по Стэнфордскому университету (США), профессор Дональд Кнут: "Вирт всегда хотел создавать аэропланы, и ему нужен был самый лучший инструментарий. Вот почему он проектировал много компьютерных языков и микрокомпьютеров..."
От строительства моделей Никлаус довольно быстро перешел к разработке их дистанционного управления. Когда ему исполнилось 18 лет, то он с еще двумя цюрихскими авиамоделистами получили из Англии желанную радиоаппаратуру. Это предопределило его дальнейшую судьбу – в 1954 г. Вирт поступил на факультет электроники в цюрихский ETH (Eidgenoessische Technische Hochschule, Швейцарский федеральный технологический институт). После четырех лет обучения Вирт получил степень бакалавра в области электротехники. А затем начинается славное десятилетнее заокеанское научное "турне" будущего "отца Паскаля" и "короля компиляторов" по маршруту Швейцария – Канада – США – Швейцария.
Свое обучение Вирт продолжил в Лавальском университете г. Квебека (Канада), где в 1960 г. получил степень магистра. Затем его пригласили в университет Калифорнии в Беркли (США) – будущую жемчужину Кремниевой долины. Там под руководством профессора Хаски в 1963 г. Никлаус Вирт защитил диссертацию, посвященную развитию Алгола средствами Лиспа (язык Euler). Эта работа в буквальном смысле дала ему путевку в жизнь: Вирта приметили мэтры программирования и пригласили в Комитет IFIP по стандартизации Алгола. Та школа не прошла даром: на всю жизнь Вирт запомнил, что доказывать свою правоту нужно делом, особенно когда тебя не хотят слышать. В разработке языков он навсегда отказался от абстрактно-научного подхода в пользу математически инженерного. По его словам, лучше сначала реализовать язык и лишь потом следует о нем писать.
С 1963 по 1967 гг. Вирт работал доцентом (assistant professor) в Стэнфордском университете и в 1967 г. вернулся в этом звании в университет Цюриха. А в 1968 г. он получил в ETH звание профессора компьютерных наук и начал возводить на родине свой "швейцарский" Стэнфорд. Двадцатилетие с 1969 по 1989 гг. было, пожалуй, самым плодотворным периодом в жизни Вирта (табл. 1). Он продолжал строить свою школу, уделяя немало времени организационной деятельности. C 1982 по 1984 гг. (а потом и с 1988 по 1990 гг.) Вирт возглавлял в ETH факультет компьютерных наук, а с 1990 г. руководил Институтом компьютерных систем (Institute of Computer Systems) при ETH. На пенсию профессор Вирт ушел 1 апреля 1999 г. по достижении 65-летнего возраста.
Три друга-единомышленника: Хоар, Дейкстра и Вирт
Романтические 1960-е годы положили начало дружбе трех патриархов структурного программирования – голландца Эдсгера Дейкстры, англичанина Энтони Хоара и швейцарца Никлауса Вирта. Этих "нобелевских" лауреатов (премия Тьюринга, присуждаемая ассоциацией ACM, вручается раз в жизни и приравнивается в компьютерных науках к Нобелевской) сблизили не столько абстракции компьютерных наук, сколько четкая профессиональная позиция.
Эдсгер Дейкстра (Нидерланды, Эйндховенский технологический университет). Из речи при вручении премии Тьюринга (Бостон, США, 14 августа 1972 г.).
Когда компьютеров еще не было, то программирование не составляло никакой проблемы. Когда у нас появилось несколько маломощных компьютеров, то программирование стало проблемой средней сложности. Теперь же, когда мы располагаем гигантскими компьютерами, то и программирование превращается в гигантскую проблему.
Энтони Хоар (Великобритания, Оксфордский университет). Из речи при вручении премии Тьюринга (Нэшвилл, США, 27 октября 1980 г.).
Почти все в программном обеспечении может быть реализовано, продано и даже использовано, если проявить достаточную настойчивость… Но существует одно качество, которое нельзя купить, – это надежность. Цена надежности – погоня за крайней простотой. Это цена, которую очень богатому труднее всего заплатить.
Никлаус Вирт (Швейцария, Швейцарский Федеральный технологический институт). Из речи при вручении премии Тьюринга (Сан-Франциско, США, октябрь 1984 г.).
Мы живем в сложном мире и стараемся решать сложные по своей сути проблемы, которые зачастую для своего решения требуют сложных устройств. Однако это не значит, что мы не должны найти элегантные решения, убеждающие своей ясностью и эффективностью. Простые элегантные решения более эффективны, но найти их труднее, чем сложные, и для этого требуется больше времени.
Самым известным достижением профессора Вирта считается язык Паскаль (1970). Безусловно, многие об этом языке слышали и знают его. Паскаль сыграл огромную роль в области формирования мировоззрения нескольких поколений программистов. Главное его достоинство в простоте и элегантности: он построен на четких принципах структурного программирования, сформулированных Эдсгером Дейкстрой, на красивой математической базе, заложенной Энтони Хоаром, и на блестящем архитектурном воплощении идей Algol-W, реализованных Никлаусом Виртом. С технологической точки зрения, Паскаль был интересен не только тем, что его компилятор, созданный в ETH, стал одной из первых реализаций языков высокого уровня на самом себе, примерно на два года опередив компилятор Си. В ходе работ над ним в 1973 г. была придумана абстрактная Pascal-машина (P-машина), исполняющая специальный P-код. Чтобы решить проблему переноса компилятора Паскаля на разные платформы, Вирт решил воспользоваться испытанными временем методами интерпретации. Из наиболее известных решений, предшествовавших P-коду, можно назвать реализацию языка Snobol-4 (Р. Грисуолд, 1967), где в качестве кода абстрактной машины использовался язык SIL (System Implementation Language).
Как известно, введение виртуальной (абстрактной) машины Java преподносилось ее разработчиками из Sun Labs едва ли как не фундаментальное открытие в практике языков программирования. Один из учеников Вирта, Михаэль Франц, заметил по этому поводу следующее: "Переносимость Java основана на наличии виртуальной машины, позволяющей легко имитировать большое число архитектур. Идея виртуальной машины была очень популярна уже более двадцати лет назад, хотя впоследствии о ней забыли. Тогда речь шла о Pascal-P – созданной в ETH реализации Паскаля, которая сыграла решающую роль в распространении этого языка. Интересно, что виртуальные машины для Паскаля и Java весьма схожи по архитектурe..."
Идеи P-кода нашли применение не только в платформах Java и NET, не только в других языках и машинах баз данных, но и в реализации аппаратных средств. Например, для непосредственного исполнения P-кода в Western Digital в 1979 г. был разработан специальный набор WD9000 PEngine. В Стэнфордском университете в 1980 г. был создан экспериментальный процессор POMP. Появившаяся в 1978 г. коммерческая реализация Паскаля – UCSD Pascal стала еще более известной, и многие забыли, где же впервые возникли P-код и P-машина. Вот что говорит об этом Вирт: "После того как стало известно о существовании Паскаля, несколько человек попросили нас помочь в его реализации на различных машинах, подчеркивая, что они намерены использовать его для обучения и что быстродействие для них не имеет первостепенного значения. После этого мы решили создать версию компилятора, которая генерировала бы код для машины нашей собственной конструкции. Позднее этот код стал известен как P-код... Pascal- P оказался исключительно удачным языком для распространения среди большого числа пользователей. И если бы у нас хватило мудрости предвидеть масштабы такого развития событий, то мы приложили бы больше усилий и тщательности при разработке и документировании P-кода".
Язык Паскаль многими воспринимался прежде всего как язык для преподавания компьютерных наук. Но сам Вирт не согласен с таким заведомым сужением его потенциала (1984): "Утверждалось, что Паскаль был разработан в качестве языка для обучения. Хотя это утверждение справедливо, но его использование при обучении не являлось единственной целью. На самом деле я не верю в успешность применения во время обучения таких инструментов и методик, которые нельзя использовать при решении каких-то практических задач. По сегодняшним меркам Паскаль обладал явными недостатками при программировании больших систем, но 15 лет назад он представлял собой разумный компромисс между тем, что было желательно, и тем, что было эффективно".
Да, этот язык был далеко не идеальный. В свое время Брайан Керниган, известный популяризатор языка Си, соавтор классического руководства по Си (K&R), написал критическую статью "Почему Паскаль не является моим любимым языком программирования". Если с ней внимательно ознакомиться, то можно решить, что Никлаус Вирт сделал из нее правильные выводы и в языке Modula-2 (1980) под воздействием статьи устранил многие изъяны канонического Паскаля. Однако следует иметь в виду одно немаловажное обстоятельство. Наделавшая шума работа Кернигана была написана 2 апреля 1981 г., т.е. через два года (!) после реализации группой Вирта в ETH первого компилятора Modula-2 и через год после выпуска аппаратной реализации Modula-2 – персонального компьютера Lilith. В апреле 1993 г. на Конференции ACM по истории языков программирования Вирт в ответ на вопрос одного из своих коллег поставил языку Modula-2 оценку "6 баллов" (наивысшая оценка в школах Швейцарии).
Язык Modula-2 был не только компактной и эффективной альтернативой языку Ada, он намного опережал те реализации идей модульного программирования, которые лишь спустя годы и в гораздо менее продуманном виде нашли свое отражение в Turbo Pascal и Delphi. Знаменитая операционная система OS/400 для IBM AS/400 была реализована на Modula-2. Центр системных исследований корпорации Digital (DEC Systems Research Center) взял этот язык в качестве основы реализации своих внутренних проектов, создав впоследствии язык Modula-3.
Компьютерная индустрия отставала от работ Вирта как минимум на 5–7 лет. В том же 1979 г. (когда появился первый компилятор Modula-2 на компьютере PDP-11 в среде RT-11) намного уступавший Lilith легендарный компьютер Apple II только-только обрел компилятор Apple Pascal, ориентированный на UCSD-реализацию Паскаля. До появления первого скромного Turbo Pascal Андерса Хейльсберга оставалось целых четыре года! Что касается компьютера Lilith, то он стал первым компьютером в Европе, который полноценно использовал возможности лазерной печати. Впоследствии Вирт с грустью говорил о том, что с проектом Lilith швейцарская промышленность упустила свой уникальный шанс.
Подлинной жемчужиной творчества Вирта стал проект Oberon (1988). Созданная почти два десятилетия назад система Oberon (Oberon System, http://www.oberon.ethz.ch/) играет в наши дни приблизительно ту же роль, что в начале 1980-х годов играли проекты Alto и Xerox Star знаменитого центра Xerox PARC, откуда взяли начало современные персональные компьютеры и текстовые редакторы. Для таких корпораций, как Microsoft, IBM и Sun Microsystems, проект Oberon стал источником плодотворных идей, среди которых можно выделить документоориентированный интерфейс, браузеры, промышленные языки разработки ПО (Java и C#), машинно-независимый мобильный код (JVM и.NET CLR), аплеты, компонентное ПО, динамическую компиляцию (JIT, AOC, DAC), смарт-теги, веб-службы и др.
Сейчас это кажется невероятным, но чтобы перекомпилировать операционную систему Oberon и компилятор Oberon, требовалось в общей сложности всего 15 секунд! И это на оборудовании начала 1990-х годов!
Михаэль Франц в феврале 1994 г. защитил в ETH диссертацию, которая называлась "Динамическая кодогенерация – ключ к переносимому программному обеспечению". В ней были четко обозначены проблемы виртуальных машин и предложен крайне простой и довольно необычный подход к достижению переносимости. В диссертации Франца не только подробно разбирался принцип формирования и хранения промежуточного представления, но и делался вывод о том, что для подобного класса языков он остается практически неизменным. Другими словами, для языка Java этот принцип вполне подходил. Кстати, понятие applet тоже фигурировало в работах Франца. Через год после появления Java Михаэль Франц к лету 1996 г. подготовил среду под названием Juice, выполненную в виде подключаемого модуля для браузеров Netscape и Microsoft. Модуль состоял из компактного варианта ОС Oberon и полнофункционального компилятора Oberon, размер которых (в Oberon-формате) в общей сложности составляет всего лишь 100 Кбайт. В марте 1994 г. Михаэль Франц сделал в Sun Labs несколько докладов, и к весне того же года Билл Джой (вице-президент Sun и идеолог проекта создания Java) уже имел на руках всю необходимую информацию, включая и диссертацию Франца. Джой стал одним из первых обладателей лицензии на ETH Oberon. В июне 1994 г. Биллу Джою пришла в голову (а вот как это произошло, история стыдливо умалчивает) идея переориентировать язык Oak Джеймса Гослинга на иные задачи – создание компактной ОС. В пожарном порядке был сверстан проект, который получил название LiveOak. Все это необходимо учитывать при взгляде на нынешние проблемы Java.
Мир промышленного программирования полон избыточной сложности. В результате такие критерии, как простота (наглядность исходных текстов), надежность, компактность программ и эффективность исполняемого кода, теперь заменяются на один главный критерий – скорость реализации идей. А это неизбежно ведет к резкому снижению влияния самого языка и возрастанию роли инструментальной среды, которой подчас вообще все равно, чем оперировать, и прежде всего ее возможностей визуализации. Как точно отмечает Никлаус Вирт, "постоянный недостаток времени – вот, вероятно, первейшая причина, приводящая к появлению громоздкого программного обеспечения". Приоритет времени разработки в общем-то понятен: человеческие ресурсы нынче стоят значительно выше, чем аппаратные. Но не теряем ли мы по дороге то ценное, что вернуть потом будет крайне тяжело?
Мы живем в эпоху торжества безумной технологической гонки и надуманной сложности. Всю свою жизнь Никлаус Вирт посвятил борьбе с этими пагубными явлениями, но его не слышат или не хотят слышать. "Крайнюю степень ума, – писал Блез Паскаль, – обвиняют в безумии точно так же, как полное отсутствие ума. Хороша только посредственность".
P.S. Материал взят из статьи Руслана Богатырева "Никлаус Вирт – патриарх надежного программирования".
Некоторые считают, что современный мир почти не знает Никлауса Вирта и даже не догадывается о его огромном вкладе в мировую компьютерную науку. Кто-то полагает его «отцом Паскаля». Вирта вспоминают не только педагоги в ВУЗах, когда преподают студентам Turbo Pascal, но и коммерческие разработчики, пишущие на Delphi.
На самом деле, Никлаус Вирт является инженером с большой буквы, его вклад в развитие языков программирования не ограничивается Паскалем, а только начинается с него. Кроме того, Вирт - педагог, общественный деятель и, можно сказать, философ. Попробуем оценить реальный масштаб его личности и вклад в ИТ-индустрию.
Детство, образование, увлечения
Никлаус Вирт родился 15 февраля 1934 года в небольшом городке Винтертуре, в предместье Цюриха. Его родители - Уолтер и Хедвиг Вирт. Отец Никлауса был школьным учителем. Он жил неподалеку от школы, где преподавал его отец. В их доме была хорошая библиотека, где Вирт находил немало интересных книг про железные дороги, турбины и телеграф.Винтертур имеет многовековую историю и славится своими машиностроением: там выпускаются локомотивы и дизельные двигатели. С детских лет Вирт увлекался техникой, особенно авиамоделированием. Для запуска ракет нужно было получать топливо, и потому он занялся химией. Юный Вирт оборудовал в подвале школы «секретную» лабораторию. Ничто не могло его остановить: однажды сделанная им модель отклонилась от заданной траектории и угодила под ноги директору школы. Однако Вирт все равно продолжал упорно идти к намеченной цели.
Хобби оказалось настолько серьезным, что Вирт даже построил более десятка моделей по собственным чертежам. Между прочим, позднее он занялся настоящими полетами и пронес это увлечение через всю свою жизнь. Даже в весьма почтенном возрасте создатель популярного языка программирования не отказывал себе в удовольствии полетать на реактивном истребителе.
Когда ему исполнилось 18 лет, то он с еще двумя цюрихскими авиамоделистами выписали из Англии желанную радиоаппаратуру. Это предопределило его дальнейшую судьбу – в 1954 году Вирт поступил на факультет электроники в цюрихский ETH (Eidgenoessische Technische Hochschule – Швейцарский федеральный технологический институт). После четырех лет обучения Вирт получил степень бакалавра в области электротехники. А затем начинается славное десятилетнее заокеанское научное «турне» будущего «отца Паскаля» и «короля компиляторов» по маршруту Швейцария – Канада – США – Швейцария.
Свое обучение Вирт продолжил в Лавальском университете города Квебек (Канада), где в 1960 году получил степень магистра. Затем его пригласили в университет Калифорнии в Беркли (США) – будущую жемчужину Кремниевой долины. Там под руководством профессора Хаски в 1963 году Никлаус Вирт защитил диссертацию, посвященную развитию Алгола средствами Лиспа (Euler).
Путевка в жизнь
Эта работа в буквальном смысле дала ему путевку в жизнь: Вирта приметили мэтры программирования и пригласили в Комитет IFIP по стандартизации Алгола.Министерство поставило задачу разработать единый язык программирования для систем управления автоматизированными комплексами, функционирующими в реальном времени. Имелись в виду, прежде всего, бортовые системы управления военными объектами. Язык назван в честь математика Ады Лавлейс .
Повторилась история с Алголом-68 - проект группы, в которой работали Вирт и Хоар, не был одобрен комитетом по языку. Чарльз Хоар и Никлаус Вирт выбыли из конкурса после первого этапа. В конкурсе победил проект, основанный на Паскале, но гораздо более сложный и объёмный.
Хоар выразил своё сожаление тем, что «погремушки и побрякушки возобладали над фундаментальными требованиями надёжности и безопасности» и предостерёг от «армады ракет, летящих не туда из-за не обнаруженной вовремя ошибки в компиляторе Ada».
Никлаус Вирт высказался более сдержанно, но тоже негативно. Он сказал: «Слишком много всего вываливается на программиста. Я не думаю, что, изучив треть Ada, можно нормально работать. Если вы не освоите всех деталей языка, то в дальнейшем можете споткнуться на них, и это приведёт к неприятным последствиям».
Жан Ишбиа, руководитель группы разработчиков Ada, выразив своё «уважение и восхищение» Виртом, не согласился с ним, сказав: «Вирт верит в простые решения сложных проблем. Я не верю в такие чудеса. Сложные проблемы требуют сложных решений».
Оберон
В 1988 году в содружестве с Юргом Гуткнехтом Вирт разработал язык программирования Оберон. Целью разработки было создание языка для реализации системного ПО проектируемой новой рабочей станции. Основой для Оберона стала Модула-2, которую существенно упростили, но при этом дополнили новыми возможностями.
Юрг Гуткнехт
Никлаус Вирт с коллегами разработали первую версию системы «Оберон», машину, компилятор языка Оберон и операционную систему System Oberon, которая обладала графическим интерфейсом пользователя, расширенными концепциями использования текста в интерфейсе и в целом являла собой материальное доказательство применимости концепций Вирта.
Как уже писали на «Хабре», в Обероне модуль - это не только средство структурирования алгоритмов и структур данных, но и единица компиляции, загрузки и распространения. То есть модуль является минимальной сущностью, которую может скомпилировать компилятор. Зависимости одного модуля от других модулей вычисляются автоматически, но не приводят к включению кода из одного модуля в другой. Включаются только идентификаторы импортируемых сущностей и хэшкод зависимости, для контроля версии кода.
Модуль является единицей загрузки, то есть, кроме особых случаев код модуля представляет собой законченную программу, в которой есть точка входа, и который может выполняться неограниченно долго. То есть, полноценная программа. Даже ядро ОС это всего лишь первый загруженный в память модуль. Так же модуль предполагает, что его будут распространять не только в виде исходника, но и в виде бинарника, а так же в виде интерфейсной части, и для его запуска потребуется только определенная платформа или несколько платформ. В целом, эти понятия входят в концепцию модульности в Обероне и составляют собой модульно-ориентированное программирование.
В 1992 году Вирт и Мёссенбёк выпустили сообщение о новом языке программирования - Оберон-2, - минимально расширенной версии Оберона. В этом же году была образована дочерняя компания ETH - Oberon microsystems, которая занялась разработкой систем Оберон. Вирт стал одним из членов её совета директоров. В 1999 году эта компания выпустила следующую версию Оберона - Компонентный Паскаль, более приспособленную для компонентного программирования.
Оберон послужил прямым предком для языка параллельного программирования (Active Oberon), различных модификаций языка Оберон под другие среды исполнения (Component Pascal, Zonnon), был реализован на нескольких платформах (JVM, CLR, JS), послужил прообразом языка Java. Сама система Оберон послужила прообразом для проекта Microsoft Singularity.
Как известно , появление виртуальной (абстрактной) машины Java преподносилось ее разработчиками из Sun Labs едва ли как не фундаментальное открытие в практике языков программирования.
Один из учеников Вирта, Михаэль Франц, заметил по этому поводу следующее: «Переносимость Java основана на наличии виртуальной машины, позволяющей легко имитировать большое число архитектур. Идея виртуальной машины была очень популярна уже более двадцати лет назад, хотя впоследствии о ней забыли. Тогда речь шла о Pascal-P – созданной в ETH реализации Паскаля, которая сыграла решающую роль в распространении этого языка. Интересно, что виртуальные машины для Паскаля и Java весьма схожи по архитектурe».
На пороге 2000-х
«А теперь обсудим характеристики «самого современного, самого объектно-ориентированного и очень простого» языка Java», писал Сергей Свердлов.Java не только не может считаться простым, но является одним из самых сложных языков, более сложным, чем Си++, и вдвое более сложным, чем Оберон.Но может быть, сопоставление с тем же Обероном некорректно? Ведь, наверное, Java все же более богатый язык, чем этот ваш Оберон? Ничего подобного! В Java есть всего две существенные вещи, которых нет в Обероне: встроенная многопоточность и обработка исключений. Целесообразность включения средств параллельного программирования непосредственно в язык подвергается сомнению многими специалистами. Это могло бы решаться на уровне библиотек. К тому же тот механизм, который реализован в Java, - решение отнюдь не самое удачное.
Сравнение объема синтаксиса языков
Общее число лексем в описании синтаксиса языка может служить обобщенной характеристикой размера этого описания.Зато в маленьком Обероне есть и полноценные записи (объекты), и нормальные многомерные массивы, а не только указатели на них. Имеются в Обероне и привычные строки с нулем на конце, которые являются просто массивами символов, а никакими не объектами, а значит, не требуют специальных средств для манипуляций.
Вопреки пропаганде Java содержит мало чего-либо действительно нового. Та же концепция виртуальной машины - первое, что приходит в голову, если задуматься о многоплатформности. Лет двадцать пять назад это было удачным и свежим решением.
Такое мнение было высказано более 15 лет назад, когда подобные споры были актуальны. Вопрос о том, насколько теперь Java стал лучше или хуже в этом плане, оставим открытым.
Педагогическая и общественная деятельность
С 1963 по 1967 годах Вирт работал доцентом (assistant professor) в Стэнфордском университете и в 1967 вернулся в этом звании в университет Цюриха. А в 1968 году он получил в ETH звание профессора компьютерных наук и начал возводить на родине свой «швейцарский» Стэнфорд.Двадцатилетие с 1969 по 1989 год было, пожалуй, самым плодотворным периодом в жизни Вирта. Он продолжал строить свою школу, уделяя немало времени организационной деятельности.
Никлаус Вирт... Это имя в России известно многим. Три с лишним десятилетия назад профессор Вирт создал в далекой Швейцарии язык программирования Паскаль. Казалось бы, одного этого было достаточно, чтобы навечно вписать его имя в летопись компьютерных наук. Но в жизни нередко бывает так, что признание и известность получают далеко не самые лучшие и не самые совершенные творения. Вот и в случае с Паскалем мы видим лишь вершину айсберга, а большая часть творчества Вирта до сих пор для многих остается неизвестной.
Никлаус Вирт родился 70 лет назад - 15 февраля 1934 г. - в небольшом городке Винтертуре в предместье Цюриха. Родился Никлаус в семье Уолтера и Хедвиг Вирт. Они жили неподалеку от школы, где преподавал его отец. В их доме была хорошая библиотека, где Вирт находил немало интересных книг, рассказывавших про железные дороги, турбины и телеграф.
Небольшой городок Винтертур имеет многовековую историю и славится своим машиностроением: там выпускаются локомотивы и дизельные двигатели. С детских лет Вирт увлекался техникой, особенно авиамоделированием. Он буквально грезил небом. Но для запуска ракет нужно было топливо, и потому он занялся химией. Юный Вирт оборудовал в подвале школы «секретную» лабораторию. Ничто не могло его остановить: однажды сделанная им модель отклонилась от заданной траектории и угодила под ноги директору школы. Однако Вирт все равно продолжал упорно идти к намеченной цели.
Спустя несколько десятилетий Никлаусу Вирту, как и Кену Томпсону, автору UNIX, довелось полетать на МИГе с военного аэродрома в Кубинке, что находится под Москвой. Сбылась его заветная мечта. Лучше всего мотивацию профессионального творчества Вирта раскрыл его коллега по Стэнфордскому университету (США), профессор Дональд Кнут: «Вирт всегда хотел создавать аэропланы, и ему нужен был самый лучший инструментарий. Вот почему он проектировал много компьютерных языков и микрокомпьютеров...»
От строительства моделей Никлаус довольно быстро перешел к разработке дистанционного управления для них. Когда ему исполнилось 18 лет, он с еще двумя цюрихскими авиамоделистами получили из Англии желанную радиоаппаратуру. Это предопределило его дальнейшую судьбу - в 1954 г. Вирт поступил на факультет электроники в цюрихский ETH (Eidgenoessische Technische Hochschule, Швейцарский федеральный технологический институт). После четырех лет обучения Вирт получил степень бакалавра в области электротехники. А затем начинается славное десятилетнее заокеанское научное «турне» будущего «отца Паскаля» и «короля компиляторов» по маршруту Швейцария - Канада - США - Швейцария.
Свое обучение Вирт продолжил в Лавальском университете г. Квебека (Канада), где в 1960 г. получил степень магистра. Затем его пригласили в университет Калифорнии в Беркли (США) - будущую жемчужину Кремниевой долины. Там под руководством профессора Хаски в 1963 г. Никлаус Вирт защитил диссертацию, посвященную развитию Алгола средствами Лиспа (язык Euler). Эта работа в буквальном смысле дала ему путевку в жизнь: Вирта приметили мэтры программирования и пригласили в Комитет IFIP по стандартизации Алгола. Та школа не прошла даром: на всю жизнь Вирт запомнил, что доказывать свою правоту нужно делом, особенно когда тебя не хотят слышать. В разработке языков он навсегда отказался от абстрактно-научного подхода в пользу математически-инженерного. По его словам, лучше сначала реализовать язык и лишь потом следует о нем писать.
С 1963 по 1967 г. Вирт работал доцентом (assistant professor) в Стэнфордском университете и в 1967 г. вернулся в этом звании в университет Цюриха. А в 1968 г. он получил в ETH звание профессора компьютерных наук и начал возводить на родине свой «швейцарский» Стэнфорд. Двадцатилетие с 1969 по 1989 г. было, пожалуй, самым плодотворным периодом в жизни Вирта (табл. 1 ). Он продолжал строить свою школу, уделяя немало времени организационной деятельности. C 1982 по 1984 г. (а потом и с 1988 по 1990 г.) Вирт возглавлял в ETH факультет компьютерных наук, а с 1990 г. руководил Институтом компьютерных систем (Institute of Computer Systems) при ETH. На пенсию профессор Вирт ушел 1 апреля 1999 г. по достижении 65-летнего возраста.
Романтические 1960-е годы положили начало дружбе трех патриархов структурного программирования - голландца Эдсгера Дейкстры, англичанина Энтони Хоара и швейцарца Никлауса Вирта. Этих «нобелевских» лауреатов (премия Тьюринга, присуждаемая ассоциацией ACM, вручается раз в жизни и приравнивается в компьютерных науках к Нобелевской) сблизили не столько абстракции компьютерных наук, сколько четкая профессиональная позиция.
Самым известным достижением профессора Вирта считается язык Паскаль. Безусловно, многие об этом языке слышали и знают его. Паскаль сыграл огромную роль в формировании мировоззрения нескольких поколений программистов. Но этот язык далеко не идеальный. В свое время Брайан Керниган, известный популяризатор языка Си, соавтор классического руководства по Си (K&R), написал критическую статью «Почему Паскаль не является моим любимым языком программирования». Если с ней внимательно ознакомиться, то можно решить, что Никлаус Вирт сделал из нее правильные выводы и в языке Modula-2 под воздействием статьи устранил многие изъяны канонического Паскаля. Однако следует иметь в виду одно немаловажное обстоятельство. Наделавшая шума работа Кернигана была написана 2 апреля 1981 г., т.е. через два года (!) после реализации группой Вирта в ETH первого компилятора Modula-2 и через год после выпуска аппаратной реализации Modula-2 - персонального компьютера Lilith. В апреле 1993 г. на Конференции ACM по истории языков программирования Вирт в ответ на вопрос одного из своих коллег поставил языку Modula-2 оценку «6 баллов» (наивысшая оценка в школах Швейцарии).
Компьютерная индустрия отставала от работ Вирта как минимум на 5-7 лет. В том же 1979 г. намного уступавший Lilith легендарный компьютер Apple II только-только обрел компилятор Apple Pascal, ориентированный на UCSD-реализацию Паскаля. До появления первого скромного Turbo Pascal Андерса Хейльсберга оставалось целых четыре года! Впоследствии Вирт с грустью говорил о том, что с проектом Lilith швейцарская промышленность упустила свой уникальный шанс.
Подлинной жемчужиной творчества Вирта стал проект Oberon. Созданная почти два десятилетия назад система Oberon (Oberon System, http://www.oberon.ethz.ch ) играет в наши дни приблизительно ту же роль, что в начале 1980-х годов играли проекты Alto и Xerox Star знаменитого центра Xerox PARC, откуда взяли начало современные персональные компьютеры и текстовые редакторы. Для таких корпораций, как Microsoft, IBM и Sun Microsystems, проект Oberon стал источником плодотворных идей, среди которых можно выделить документо-ориентированный интерфейс, браузеры, промышленные языки разработки ПО (Java и C#), машинно-независимый мобильный код (JVM и.NET CLR), аплеты, компонентное ПО, динамическую компиляцию (JIT, AOC, DAC), смарт-теги, веб-службы и др.
Мы живем в эпоху торжества безумной технологической гонки и надуманной сложности. Всю свою жизнь Никлаус Вирт посвятил борьбе с этими пагубными явлениями, но его не слышат или не хотят слышать. «Крайнюю степень ума, - писал Блез Паскаль, - обвиняют в безумии точно так же, как полное отсутствие ума. Хороша только посредственность».
Вирт был и остается последователем европейской инженерной культуры. Американские достижения давали ему богатую пищу для размышлений: многие идеи он пропускал через себя и выкристаллизовывал самое ценное. Все три ключевых языка (Паскаль, Modula-2 и Oberon) были созданы Виртом буквально два-три года спустя после возвращения из-за океана. (В 1967 г. Вирт завершал работы по компилятору Algol-W в Стэнфорде, а в 1976 г. и 1984 г. на год уезжал в лаборатории Xerox PARC.) Работы Вирта создавались не в ваккуме. Его окружали единомышленники - коллеги и ученики, среди которых можно выделить Юрга Гуткнехта (соавтора по проекту Oberon), Ханспетера Мессенбока (соавтора языка Oberon-2), Ричарда Орана (соавтора при создании Lilith), Куно Пфистера (основателя Oberon microsystems и идеолога инструментария BlackBox), Клеменса Шиперски (идеолога компонентной архитектуры в Oberon System) и Михаэля Франца (автора концепции динамической кодогенерации, прообраза JIT-компиляции Java).
Большую роль в популяризации в нашей стране языков и систем Никлауса Вирта в 1980-1990-х годах сыграла рабочая группа по Modula-2, бессменным руководителем и вдохновителем которой был Д. М. Сагателян из Института общей физики АН СССР. Нельзя не вспомнить и работы группы профессора И. В. Поттосина из Сибирского отделения АН СССР (НГУ и Институт систем информатики им. А. П. Ершова). Создание инструментария для бортового ПО отечественных спутников (проект СОКРАТ), семейство компьютеров KRONOS (Дмитрий Кузнецов, Алексей Недоря, Евгений Тарасов, Владимир Васекин и др.), XDS-семейство компиляторов Modula-2/Oberon-2 - вот, пожалуй, самые яркие страницы отечественной истории, связанные с именем Вирта. Нарастающая волна интереса к Oberon, вершине творчества патриарха надежного программирования, в связи с острой потребностью в высококачественном программном обеспечении, в частности, в физике, привела к возникновению проекта «Информатика-21» (http://www.inr.ac.ru/~info21/ ), к которому с огромным интересом относится Вирт. Более того, в марте этого года в швейцарском Центре ядерных исследований (CERN), где 15 лет назад взяла свое начало сеть World Wide Web, специально для физиков проводился Oberon Day (http://cern.ch/oberon.day ).
Никлаус Вирт заложил традицию присвоения языкам программирования имен математиков прошлого. В 1963 г. он дал имя Леонарда Эйлера, великого швейцарского математика, много лет проработавшего в России, своему первому творению - языку Euler. А в 1970 г. Блез Паскаль, великий французский математик и философ, творчеством которого восхищались Н. Г. Чернышевский и Л. Н. Толстой, был увековечен Виртом в языке Паскаль. Интересные параллели: 11 мая 1994 г., выступая в С.-Петербургском университете, Дональд Кнут подчеркнул, что для него особенно приятен тот факт, что звание почетного доктора информатики ему присуждает университет, в котором преподавал еще великий Эйлер. Никлаус Вирт 27 июня 1996 г. надел почетную докторскую мантию в Новосибирском Академгородке, созданном М. А. Лаврентьевым и С. Л. Соболевым по образу и подобию того самого Стэнфорда, который Вирт взял за основу строительства своей европейской школы в ETH. Вклад Вирта в развитие компьютерных наук и программной инженерии был оценен по достоинству. Он не только стал членом трех академий (Swiss Academy of Engineering, U.S. Academy of Engineering, Berlin-Brandenburg Academy), но и лауреатом самых престижных наград (табл. 2 ).
Жизненное кредо Никлауса Вирта лучше всего, пожалуй, передают слова великого Блеза Паскаля, написавшего три с лишним столетия назад: «Все наше достоинство заключено в мысли. Не пространство и не время, которых мы не можем заполнить, возвышают нас, а именно она, наша мысль. Будем же учиться хорошо мыслить...
Руслан Богатырев - научный редактор «Мира ПК», главный редактор «Мир ПК - диска», [email protected] .
Полную версию статьи см. в электронном альманахе «Искусство программирования», опубликованном в мартовском приложении «Мир ПК-диска» (№ 3/04).
Мы живем в сложном мире и стараемся решать сложные по своей сути проблемы, которые зачастую для своего решения требуют сложных устройств. Однако это не значит, что мы не должны найти элегантные решения, убеждающие своей ясностью и эффективностью. Простые элегантные решения более эффективны, но найти их труднее, чем сложные, и для этого требуется больше времени.
Никлаус Вирт (Швейцария, Швейцарский федеральный технологический институт).
Из речи при вручении премии Тьюринга (Сан-Франциско, США, октябрь 1984 г.).
Когда компьютеров еще не было, то программирование не составляло никакой проблемы. Когда у нас появилось несколько маломощных компьютеров, то программирование стало проблемой средней сложности. Теперь же, когда мы располагаем гигантскими компьютерами, то и программирование превращается в гигантскую проблему.
Эдсгер Дейкстра (Нидерланды, Эйндховенский технологический университет).
Почти все в программном обеспечении может быть реализовано, продано и даже использовано, если проявить достаточную настойчивость... Но существует одно качество, которое нельзя купить, - это надежность. Цена надежности - погоня за крайней простотой. Это цена, которую очень богатому труднее всего заплатить.
Энтони Хоар (Великобритания, Оксфордский университет).