زبان برنامه‌نویسی فرترن (Fortran)، که نام آن مخفف “FORmula TRANslation” است، یکی از اولین زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا و پرکاربرد در تاریخ کامپیوتر به شمار می‌آید. این زبان در دهه ۱۹۵۰ میلادی طراحی شد و تأثیر بسزایی در توسعه نرم‌افزارهای علمی، مهندسی و محاسبات عددی داشت. در این ادامه با کداکسپلور همراه باشید تا با این زبان بیشتر اشنا شویم.
چه شد که فرترن به وجود آمد ؟
در دهه ۱۹۵۰ میلادی، صنعت کامپیوتر در مراحل اولیه توسعه بود. زبان‌های برنامه‌نویسی اولیه شامل زبان ماشین (کدهای صفر و یک) و اسمبلی بودند. این زبان‌ها پیچیده، وقت‌گیر و مستعد خطا بودند، چراکه برنامه‌نویسان باید جزئیات سخت‌افزاری را مستقیماً مدیریت می‌کردند.
جان بکوس (John Backus)، که در آن زمان یک ریاضی‌دان و برنامه‌نویس در شرکت IBM بود، از این روند خسته شده بود و به دنبال راهی ساده‌تر و سریع‌تر برای برنامه‌نویسی بود. این نیاز و دغدغه او منجر به شکل‌گیری ایده‌ای شد که بعدها به زبان برنامه‌نویسی فرترن تبدیل شد.
همچنین بخوانید : مقدمه‌ای جامع به سیستم‌عامل لینوکس: چرا باید آن را بشناسیم؟
جان بکوس (John Backus) ، تولد یک ناجی
جان بکوس (John Backus) با نام کامل جان وارن بکوس (John Warner Backus) متولد ۳ دسامبر ۱۹۲۴ در فیلدلفیا امریکا است. بکوس در دوران کودکی و نوجوانی علاقه چندانی به تحصیل نشان نمی‌داد و در زمینه‌های مختلفی سرگردان بود. او در ابتدا وارد رشته شیمی در دانشگاه ویرجینیا شد، اما علاقه‌ای به این رشته نداشت و تحصیل را نیمه‌کاره رها کرد. پس از مدتی وارد مدرسه پزشکی شد، اما دوباره آن را نیز رها کرد. علاقه او به ریاضیات در نهایت او را به تحصیل در رشته ریاضیات در دانشگاه کلمبیا کشاند، جایی که در سال ۱۹۴۹ مدرک کارشناسی ارشد خود را در این رشته دریافت کرد.
پس از فارغ‌التحصیلی، بکوس در سال ۱۹۵۰ به شرکت IBM پیوست و در آنجا فعالیت حرفه‌ای خود را آغاز کرد. او ابتدا به عنوان یک ریاضی‌دان در IBM فعالیت می‌کرد و بعدها به یکی از اعضای تیم توسعه نرم‌افزار تبدیل شد.
از نوآوری های برجسته او در ریاضیات و کامپیوتر را می توان گفت: (( طراحی زبان برنامه‌نویسی فرترن (Fortran)، توسعه BNF (ساختار نحوی بکوس-نائر)، زبان برنامه‌نویسی FP (Functional Programming) ) گفت که بحث این مقاله در مورد زبان برنامه نویسی فرترن است.
در نهایت جان بکوس در ۱۷ مارس ۲۰۰۷ در سن ۸۲ سالگی در شهر اشلند، اورگن، ایالات متحده درگذشت.
انقلاب فرترن
در دهه ۱۹۵۰، بکوس تیمی از برنامه‌نویسان را در IBM رهبری کرد تا اولین زبان برنامه‌نویسی سطح بالا، یعنی فرترن را طراحی کنند. فرترن در سال ۱۹۵۷ عرضه شد و انقلابی در محاسبات علمی و مهندسی ایجاد کرد. این زبان به دانشمندان و مهندسان اجازه می‌داد برنامه‌هایی پیچیده بنویسند، بدون اینکه مستقیماً با زبان ماشین کار کنند.
بکوس به دنبال این بود که نیاز به نوشتن کدهای پیچیده و طولانی در زبان ماشین یا اسمبلی را کاهش دهد، امکان استفاده از دستورات سطح بالاتر و شبیه به ریاضیات را فراهم کند، تا دانشمندان و مهندسان بتوانند بدون نیاز به تخصص عمیق در برنامه‌نویسی از آن استفاده کنند. او قصد داشت کامپیوترها را وادار کند که به جای برنامه‌نویسان، عملیات‌های بهینه‌سازی و محاسباتی را انجام دهند.
شروع پروژه در IBM
در سال ۱۹۵۳، بکوس با پیشنهاد رسمی ایده خود به مدیران IBM توانست موافقت آن‌ها را برای شروع پروژه طراحی یک زبان سطح بالا جلب کند. او تیمی از برنامه‌نویسان و ریاضی‌دانان را در IBM تشکیل داد. هدف تیم این بود که زبانی طراحی کنند که قابل خواندن‌تر و نزدیک‌تر به ریاضیات باشد و کدهایی تولید کند که به اندازه کدهای دستی بهینه و سریع باشند.
از سری چالش های پیش روی توسعه این زبان طراحی کامپایلر بود. یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها، ساخت کامپایلری بود که بتواند کدهای سطح بالای فرترن را به کدهای ماشین کارآمد و بهینه تبدیل کند.در آن زمان، کامپایلرها مفهومی جدید بودند و توسعه آن‌ها نیازمند خلاقیت و نوآوری بود.
همچنین بسیاری از برنامه‌نویسان حرفه‌ای معتقد بودند که کدهای نوشته‌شده با زبان سطح بالا نمی‌توانند به اندازه کدهای دستی بهینه باشند که میتوان به چالش های توسعه فرترن افزود. تیم بکوس مجبور بود مفاهیمی کاملاً جدید برای سینتکس (syntax) زبان، مدیریت متغیرها، آرایه‌ها و توابع ایجاد کند.
تولد فرترن
اولین نسخه زبان فرترن با نام Fortran I در سال ۱۹۵۷ عرضه شد و برای کامپیوتر IBM 704 طراحی شده بود. این زبان به دانشمندان و مهندسان اجازه می‌داد محاسبات پیچیده ریاضی و علمی را بدون نیاز به نوشتن کدهای اسمبلی یا ماشین انجام دهند.
پس از معرفی فرترن، میزان کارایی و بهره‌وری برنامه‌نویسان افزایش چشمگیری پیدا کرد. برنامه‌هایی که قبلاً چندین هفته زمان می‌بردند، اکنون در چند روز یا حتی چند ساعت نوشته می‌شدند. فرترن اولین زبانی بود که نشان داد زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا می‌توانند کاربردی و کارآمد باشند. فرترن پایه‌گذار بسیاری از مفاهیم مدرن در زبان‌های برنامه‌نویسی شد، مانند ساختارهای کنترلی، توابع، آرایه‌ها و متغیرها. این زبان راه را برای طراحی سایر زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا هموار کرد و ثابت کرد که زبان‌های سطح بالا می‌توانند به اندازه زبان ماشین مؤثر باشند.
فرترن اولین زبان سطح بالایی بود که از کامپایلر استفاده کرد. کامپایلر فرترن یکی از پیشرفته‌ترین پروژه‌های زمان خود بود و توانست کدهای سطح بالا را به زبان ماشین با کارایی بالا تبدیل کند.
همچنین بخوانید : داستان زبان های برنامه نویسی، قسمت اول (اولین برنامه نویس جهان)
دلایل موفقیت فرترن:
سادگی و نزدیکی به ریاضیات: دستورات زبان فرترن بسیار شبیه به نمادهای ریاضی طراحی شده بود و برای محققان قابل درک بود.
کارایی بالا: کامپایلر فرترن کدهایی بسیار کارآمد تولید می‌کرد که با سرعت کدهای نوشته‌شده به زبان ماشین رقابت می‌کرد.
پاسخ به نیازهای جامعه علمی: این زبان دقیقاً برای محاسبات علمی و عددی طراحی شده بود و به همین دلیل به سرعت در بین دانشمندان و مهندسان محبوب شد.
فرترن هنوز هم در زمینه‌های علمی و مهندسی، مخصوصاً در محاسبات عددی و شبیه‌سازی‌های پیچیده، مورد استفاده قرار می‌گیرد و داستان پیدایش آن به عنوان یکی از مهم‌ترین نقاط عطف تاریخ کامپیوتر شناخته می‌شود.
مزایا و معایت فرترن
از مزایای این زبان میتوان به موارد زیر اشاره کرد.
فرترن برای محاسبات سنگین ریاضی و عددی ایده‌آل است.
برای محققان و دانشمندانی که دانش زیادی از برنامه‌نویسی ندارند مناسب است(البته اشتباه برداشت نکنید، این زبان به دلیل ادغام بسیار با ریاضیات برای محقق ها و دانشمندان مناسب است. برای عموم مردم مشکل به نطر میرسید).
بسیاری از کتابخانه‌های علمی و ابزارهای شبیه‌سازی از فرترن پشتیبانی می‌کنند.
همچنین معایب این زبان عبارتند از :
نسخه‌های اولیه فرترن برای کاربردهای مدرن (مانند رابط‌های گرافیکی) مناسب نبودند.
نحو آن در مقایسه با زبان‌های جدیدتر قدیمی‌تر به نظر می‌رسد.
کاربرد اصلی فرترن در محاسبات علمی است و برای کاربردهای دیگر مناسب نیست.
میراث جان بکوس
جان بکوس یکی از پیشگامان اصلی در زمینه علوم کامپیوتر بود. نوآوری‌های او، به ویژه طراحی فرترن و ساختار نحوی BNF، نه تنها در زمان خود انقلابی بودند، بلکه راه را برای توسعه زبان‌های برنامه‌نویسی مدرن هموار کردند. او از جمله افرادی بود که نشان داد چگونه علم ریاضی و خلاقیت می‌تواند دنیای برنامه‌نویسی را متحول کند.
جان بکوس نه تنها با ایجاد فرترن بلکه با توسعه سیستم‌های مفهومی مانند ساختارهای نحوی(سینتکس) بکوس-نائر (BNF) تأثیر عمیقی بر دنیای کامپیوتر گذاشت. او تا زمان بازنشستگی‌اش در سال ۱۹۹۱ در توسعه زبان‌های برنامه‌نویسی نقش داشت و سرانجام در ۱۷ مارس ۲۰۰۷ در سن ۸۲ سالگی درگذشت.
فرترن همچنان به عنوان یکی از زبان‌های مهم در محاسبات عددی و علمی مورد استفاده قرار می‌گیرد و تاریخ آن نمایانگر یکی از نقاط عطف در دنیای برنامه‌نویسی است.
در آخر:
جان بکوس با خلق زبان فرترن، چراغ مسیر را برای زبان های جدید تر روشن کرد. او با ایجاد این زبان به مردم و دانشمندان فهماند که زبان های برنامه نویسی این چنینی هم توانایی بالایی در اجرای دستورات پیچیده دارند و میتوان به این زبان ها اعتماد کرد.
منابع : wikipedia
