आपको अपने सिस्टम को प्रोग्राम करने के लिए Ada भाषा का उपयोग क्यों करना चाहिए

एडीए प्रोग्रामिंग भाषा का जन्म 1970 के दशक के मध्य में हुआ था जब अमेरिकी रक्षा विभाग और ब्रिटिश रक्षा विभाग ने एम्बेडेड कंप्यूटिंग सिस्टम के लिए सैकड़ों विशेष प्रोग्रामिंग भाषाओं को बदलने का फैसला किया, जो सैन्य परियोजनाओं में तेजी से उपयोग किए गए थे। Ada भाषा को इस तरह से विकसित किया गया था कि यह एकमात्र ऐसी भाषा थी जो इन सभी एम्बेडेड सिस्टम पर काम करने में सक्षम थी, और साथ ही विशेष स्तर से अधिक खराब स्तर पर विश्वसनीयता और प्रदर्शन प्रदान करती थी।

1995 से अपडेट के बाद, भाषा को सामान्य-उद्देश्य प्रणालियों के लिए अनुकूलित किया गया था, जो प्रमुख मूल्यों - विश्वसनीयता, समर्थन में आसानी और दक्षता को खोए बिना ऑब्जेक्ट-ओरिएंटेड प्रोग्रामिंग को जोड़ते हैं। आज, एडीए में लिखा गया सॉफ्टवेयर न केवल सैन्य उपकरण, बल्कि एविओनिक्स और वायु यातायात नियंत्रण प्रणाली के क्षेत्र में वाणिज्यिक परियोजनाएं भी बनाता है। Ada कोड मिसाइलों जैसे कि एरियन 4 और 5, कई उपग्रहों और अनगिनत अन्य प्रणालियों को नियंत्रित करता है जिनमें छोटे रुकावटों के गंभीर परिणाम हो सकते हैं।

शायद Ada आपके अगले एम्बेडेड प्रोजेक्ट में उपयोग के लिए उपयुक्त है।

सैन्य गुणवत्ता योजना

एक नई प्रोग्रामिंग भाषा का चयन करने के लिए, रक्षा मंत्रालय ने एक " हाई ऑर्डर लैंग्वेज वर्किंग ग्रुप (HOLWG)] को इकट्ठा किया, जिसमें सैन्य और वैज्ञानिक विशेषज्ञ शामिल थे, जिनका कार्य प्रश्नों की सूची संकलित करना और उम्मीदवार भाषाओं का चयन करना था। नतीजतन, तथाकथित " स्टिलमैन के अनुरोध ":

अनुरोधों के मुख्य बिंदु थे:

• एक लचीला सामान्य प्रयोजन वर्कफ़्लो, जो एम्बेडेड कंप्यूटिंग अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं के अनुरूप है।
• विश्वसनीयता। भाषा को विश्वसनीय कार्यक्रमों के डिजाइन और विकास की सुविधा प्रदान करनी चाहिए।
• समर्थन में आसानी। कोड पठनीय होना चाहिए, और सॉफ्टवेयर समाधान स्पष्ट होना चाहिए।
• कुशल कोड के उत्पादन में आसानी। अक्षम डिजाइनों को आसानी से पहचानना संभव होना चाहिए।
• कोई अनावश्यक जटिलता नहीं। सिमेंटिक संरचना सुसंगत होनी चाहिए और अवधारणाओं की संख्या को कम करना चाहिए।
• कार से स्वतंत्रता। भाषा को ओएस या हार्डवेयर के किसी भी विवरण से नहीं जोड़ा जाना चाहिए।
• पूर्ण परिभाषा। भाषा के सभी भागों को पूरी तरह से और स्पष्ट रूप से परिभाषित किया जाना चाहिए।

रिपोर्ट ने इस राय के साथ निष्कर्ष निकाला कि सॉफ्टवेयर समस्याओं के खिलाफ रक्षा की पहली पंक्ति प्रोग्रामर्स को गलतियां करने से रोकना है। उदाहरण के लिए, अंतर्निहित प्रकार के रूपांतरण या अन्य खतरनाक निर्माणों के माध्यम से, सूक्ष्म गलती करने की संभावना को समाप्त करके, हम स्वचालित रूप से कोड को सुरक्षित बनाते हैं और इसे बनाए रखना आसान बनाते हैं।

समूह ने निष्कर्ष निकाला कि हालांकि उस समय मौजूद कोई भी भाषा रक्षा मंत्रालय की जरूरतों के लिए उपयुक्त नहीं थी, लेकिन यह एक नई भाषा बनाने के लिए काफी यथार्थवादी थी जो इन सभी मुद्दों के अनुरूप होगी। चार डिजाइनरों ने किया। मध्यवर्ती चयन प्रक्रिया ने दो सबसे उपयुक्त कार्य विधियों का चयन किया, और इसके परिणामस्वरूप, केवल एक भाषा ने प्रतियोगिता जीती और " आद्या " नाम प्राप्त किया।

अंतर्निहित डिफ़ॉल्ट सुरक्षा

नर्क में टाइप सिस्टम सिर्फ सख्त नहीं है - इसे कभी-कभी सुपर-सख्त कहा जाता है क्योंकि यह किसी भी प्रकार के निहितार्थ को बदलने की अनुमति नहीं देता है। उदाहरण के लिए, इस C कोड स्निपेट को लें:

typedef uint32_t myInt; myInt foo = 42; uint32_t bar = foo; 

यह एक वैध कोड है; यह जीवन, ब्रह्मांड और उस सभी के मुख्य प्रश्न के उत्तर को दर्शाता एक स्पष्ट परिणाम तैयार करेगा, शुरू करेगा और उत्पन्न करेगा। नर्क में, यह काम नहीं करेगा:

 type MyInt is Integer; foo: MyInt; bar: Integer; foo := 42; bar := foo; 

कंपाइलर एक त्रुटि फेंक देगा, क्योंकि इंटेगर और मायइंट एक ही चीज नहीं हैं। इस दृष्टिकोण का मुख्य लाभ यह है कि यदि प्रोग्रामर फिर प्रकार की परिभाषा बदलता है, तो कोड बेस में हजारों निहित प्रकार के रूपांतरण प्रोग्राम को नहीं उड़ाएंगे। इसके बजाय, प्रकार स्पष्ट रूप से डाले जाने चाहिए - यह अच्छे कोड को बढ़ावा देता है, इस प्रकार के भ्रम को रोकता है जो "काफी समान है।"

कोई भी प्रोग्रामर C, Linux और Win32 की मानक परिभाषाओं के मिश्रण से एक दलदल में फंस गया है, जो दस्तावेज़ीकरण के अनगिनत पन्नों के माध्यम से अफवाह की आवश्यकता की कमी की सराहना कर सकता है और यह समझने के लिए कि किस प्रकार के टाइपफेड या मैक्रो में कुछ की वास्तविक परिभाषा है, केवल जो डीबगिंग के दौरान संकलन या क्रॉल करने से रोकता है।



Ada संकलन और लॉन्च चरणों में जांच में सुरक्षा की अतिरिक्त परतें जोड़ता है। Ada में, प्रोग्रामर को स्पष्ट रूप से ब्लॉक और सीमाओं के लिए क्लोजिंग स्टेटमेंट्स को निर्दिष्ट करना चाहिए जिसमें वैरिएबल का मूल्य फिट होना चाहिए। एडीए मानक प्रकारों को परिभाषित नहीं करता है जैसे कि इंट या फ्लोट, लेकिन प्रोग्रामर को शुरुआत से ही एक विशिष्ट सीमा के साथ प्रकार बनाने की आवश्यकता होती है। यह स्ट्रिंग्स के लिए भी सच है - असीमित स्ट्रिंग्स के अपवाद के साथ, सभी स्ट्रिंग्स की एक निश्चित लंबाई होती है।

ऑपरेशन के चरण में, आप त्रुटियों की जांच कर सकते हैं जैसे कि मेमोरी तक गलत पहुंच, बफर ओवरफ्लो, निर्धारित सीमा से अधिक, त्रुटियों the 1, सरणी तक पहुंच। फिर उन्हें पूरे आवेदन को छोड़ने के बजाय, सुरक्षित रूप से संसाधित किया जा सकता है।

Ada निम्न-स्तरीय पॉइंटर्स के बजाय संदर्भ प्रकारों का एक मॉडल लागू करता है। प्रत्येक संदर्भ प्रकार को मेमोरी पूल द्वारा या तो डिफ़ॉल्ट रूप से संसाधित किया जाता है, या एक विशिष्ट प्रोग्रामर द्वारा, यदि आवश्यक हो, तो अधिक विदेशी NUMA मेमोरी कार्यान्वयन के साथ काम करने के लिए। एक प्रोग्रामर को कभी भी मेमोरी को सीधे एक्सेस नहीं करना पड़ता है, उसे मेमोरी पूल हैंडलर का उपयोग करना चाहिए।

अंत में, रनटाइम पर कंपाइलर या प्रोग्राम यह तय करता है कि डेटा को फंक्शन से या पास कैसे किया जाए। और यद्यपि प्रत्येक पैरामीटर ('इन,' आउट ', या' आउट ') के संचरण की दिशा को इंगित करना आवश्यक है, अंतिम निर्णय यह है कि रजिस्टर के माध्यम से डेटा को प्रेषित किया जाता है, ढेर या संदर्भ समय के दौरान कंपाइलर या प्रोग्राम द्वारा बनाया जाता है, लेकिन प्रोग्रामर नहीं है। यह स्टैक अतिप्रवाह समस्याओं को रोकता है।

रेवेन्स्केर प्रोफाइल और स्पार्क बोली आदा के सबसेट हैं, जिसमें कॉन्ट्रैक्ट पर ध्यान दिया गया है। समय के साथ, इन सबसेट की सुविधाओं को मुख्य भाषा के विनिर्देश में स्थानांतरित कर दिया गया है।

आज आदा प्रोग्रामिंग

ANSI ने 1983 में Ada 83 विनिर्देश स्थापित किया। तब इंटेल 80286 को अभी जारी किया गया था, और मोटोरोला 68000 केवल चार साल का था। यह घरेलू कंप्यूटरों की सुबह थी, साथ ही 1970 के दशक से 80 के दशक तक एक भद्दा संक्रमण था, जब माइक्रोकंट्रोलर्स की लोकप्रियता बढ़ने लगी थी। इंटेल 8051 माइक्रोकंट्रोलर और इसके तेजस्वी 4kb EPROM और 128B RAM की कल्पना करें।



माइक्रोकंट्रोलर जो आज लोकप्रिय हैं, 1983 की तुलना में कई गुना अधिक शक्तिशाली हैं। आप किसी भी एआरएम, एवीआर, आरआईएससी-वी, आदि ले सकते हैं। (या लेगो माइंडस्टॉर्म एनएक्सटी किट) और उसी सी-आधारित टूल का उपयोग करके इसके लिए विकास करना शुरू करें। यह आश्चर्यजनक नहीं है कि लोकप्रिय जीएनएटी एडए कंपाइलर जीसीसी पर आधारित है। इसके अलावा DragonEgg परियोजना के भीतर LLVM पर आधारित उपकरण हैं।

GCC- आधारित Ada Tools के दो संस्करण हैं। AdaCore विकल्प व्यावसायिक रूप से समर्थित है, लेकिन इसकी अपनी विशेषताएं हैं। फ्री सॉफ्टवेयर फाउंडेशन विकल्प स्वाभाविक रूप से मुफ़्त है, और AdaCore की कार्यक्षमता में तुलनीय है।

एक आसान शुरुआत के लिए, या तो GNAT प्रोग्रामिंग स्टूडियो IDE (GPS) का उपयोग करें, जो AdaCore ( Github पर एक कॉपी ) के साथ बंडल है, या एक पाठ संपादक में कोड लिखें और इसे मैन्युअल रूप से संकलित करें, या Makefiles का उपयोग करें। यहाँ टूलकिट C या C ++ की तुलना में थोड़ा अधिक जटिल है, लेकिन विकास को gnatmake उपयोगिता द्वारा सुगम बनाया गया है, जिसमें सभी उपकरण शामिल हैं, और लगभग GCC की तरह काम करता है।



Ada में एक छोटी लेकिन गैर-तुच्छ परियोजना का उदाहरण जो आपके विनम्र नौकर द्वारा कमांड लाइन तर्क पार्सर के रूप में लिखा गया है। वहां आपको ada / प्रोजेक्ट फ़ोल्डर में स्थित Makefile मिलेगा, जहाँ फ़ोल्डर्स परिभाषित किए गए हैं जहाँ आप पैकेज विनिर्देश फ़ाइल (.ads) और स्वयं पैकेज (.adb) पा सकते हैं।

ये फाइलें लगभग हेडर और C और C ++ के कोड वाली फाइलों से मेल खाती हैं, हालांकि, इनमें महत्वपूर्ण अंतर भी हैं। सी के विपरीत, एडा के पास एक प्रीप्रोसेसर नहीं है, और वह संकलित फ़ाइलों को बनाने के लिए कोड और हेडर को जोड़ती नहीं है। इसके बजाय, विनिर्देश में निर्दिष्ट पैकेज नाम के लिए एक लिंक है। .Ads फ़ाइल का नाम भी पैकेज के नाम से मेल नहीं खाता है। यह महान लचीलापन देता है और चक्रीय निर्भरता या विशिष्ट क्रम में हेडर को जोड़ने की आवश्यकता के साथ सी में आम समस्याओं को रोकता है।

आगे कहाँ जाना है

GNAT टूलकिट डाउनलोड करने के बाद, GPS या Vim / Emacs को शुरू करना, और थोड़ी देर के लिए ब्लैंक पेज पर ब्लिंकिंग कर्सर को देखते हुए, आप सोच सकते हैं कि कहाँ से शुरू करें। सौभाग्य से, हमने हाल ही में PicoRV32 RISC-V कोर का उपयोग करके एक Ada- आधारित परियोजना को कवर किया है । यह लोकप्रिय ICE40LP8K CPLD का उपयोग करता है, जो खुले स्रोत FPGAs जैसे Yosys द्वारा समर्थित है।



प्रलेखन के संदर्भ में, जावा और सी ++ डेवलपर्स के लिए डिज़ाइन किए गए शुरुआती लेख हैं, एक AdaCore संदर्भ, एक WikiBooks संदर्भ और, निश्चित रूप से, Ada 2012 प्रलेखन में प्रोग्रामिंग । ये शायद सबसे व्यापक संदर्भ हैं, 945-पृष्ठ एडीए 2012 भाषा संदर्भ मैनुअल (LRM) के अपवाद के साथ।

Ada भाषा, प्रोग्रामिंग प्रेमियों के लिए एक दुर्लभ के अलावा, वाणिज्यिक समर्थन के साथ विश्वसनीय विकास उपकरण के साथ एक पूरी तरह से खुली भाषा है, और चिकित्सा उपकरणों के फर्मवेयर के लिए अंतरमहाद्वीपीय बैलिस्टिक मिसाइलों और एफ -15 से सब कुछ के लिए सॉफ्टवेयर बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। हालाँकि यह एक जटिल भाषा है, अगर आप बुनियादी सीमाओं से परे जाते हैं, तो इसे निश्चित रूप से उन भाषाओं की सूची में शामिल किया जाना चाहिए, जिन्हें आपने कभी अपनी परियोजनाओं में इस्तेमाल किया है - यहाँ तक कि अपने फिर से शुरू करने के लिए भी।