Programmentwurf Prof. Metzler

Transkript

1 Programmentwurf Prof. Metzler 1

2 Programmiersprachen Assembler problemorientierte Sprache C anwendungsorientierte Sprache Basic Kommandosprachen Prof. Metzler 2

3 Assemblersprache Die Assemblersprache ist die hardwarenächste Sprache, deren Befehle von einem Übersetzer, auch Assembler genannt, in binären und ladbaren Code übersetzt werden. Dieser erscheint in einer hexadezimalen Darstellung, die vier Bitpositionen zu einer Ziffer von 0 bis 9 und A bis F zusammenfasst. Der Programmierer benötigt Kenntnisse über: Maschinenbefehle Registersatz Speicherstruktur peripheren Schnittstellen Die Assemblerprogramme sind immer auf einen bestimmten Controllertyp zugeschnitten Prof. Metzler 3

4 problemorientierte Sprache C Die Sprache C benötigt einen Compiler, der direkt oder im Umweg über einen Assembler ausführbaren und ladbaren Maschinencode erzeugt. Eine Portierung des Quellcodes auf andere Controller erfordert nur geringe Anpassungen. Die meisten Änderungen fallen in der Peripherieprogrammierung an Prof. Metzler 4

5 anwendungsorientierte Sprache BASIC Die Sprache BASIC wird von einem Übersetzer in Codebausteine überführt, die ein Betriebssystem interpretiert und ausführt. Kommandosprachen Kommandosprachen für industrielle Anwendungssysteme setzen durch Ablaufpläne und Struktogramme beschriebene Aufgaben der Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik in Befehle um z.b Prof. Metzler 5

6 Programmablaufplan Oval: Start, Stopp, weitere Grenzpunkte Pfeil, Linie: Verbindung zum nächstfolgenden Element Rechteck: Operation Rechteck mit doppelten, vertikalen Linien: Unterprogramm aufrufen Raute: Verzweigung Parallelogramm: Ein- und Ausgabe Prof. Metzler 6

7 Struktogramm Die Größe eines Struktogramms ist immer auf eine Seite (A4) beschränkt. In Struktogrammen gibt es immer nur einen Eingang und einen Ausgang. Dies gilt auch für die einzelnen Grundsymbole. Der Programmablauf erfolgt grundsätzlich von oben nach unten. Die Grundsymbole können ineinander geschachtelt und aneinander gereiht werden. Alle Programmverzweigungen laufen an einer Stelle wieder zusammen. Bei der Entwicklung von Struktogrammen ist das Prinzip der schrittweisen Verfeinerung anzuwenden (TOP-DOWN). Bei größeren Programmen sollte man zusätzlich einen Strukturbaum (hirarchisches Funktionsdiagramm) zur Beschreibung des Gesamtprogramms aufstellen Prof. Metzler 7

8 Nassi-Shneiderman-Diagramme Jede Anweisung wird in einen rechteckigen Strukturblock geschrieben. Die Strukturblöcke werden nacheinander von oben nach unten durchlaufen. Leere Strukturblöcke sind nur in Verzweigungen zulässig. Linearer Ablauf (Sequenz) Zweifache Auswahl (alternative Verarbeitung) Zählergesteuerte Schleife Wenn die Bedingung zutreffend (wahr) ist, wird der Anweisungsblock 1 durchlaufen. Trifft die Bedingung nicht zu (falsch), wird der Anweisungsblock 2 durchlaufen. Ein Anweisungsblock kann aus einer oder mehreren Anweisungen bestehen. Austritt unten nach Abarbeitung des jeweiligen Anweisungsblocks. Wiederholungsstruktur, bei der die Anzahl der Durchläufe festgelegt ist. Als Bedingung muss eine Zählvariable angegeben und mit einem Startwert initialisiert werden. Ebenso muss ein Endwert und die (Zähl-) Schrittweite angegeben werden. Nach jedem Durchlauf des Schleifenkörpers (Anweisungsblock 1) wird die Zählvariable um die Schrittweite inkrementiert (bzw. bei negativer Schrittweite dekrementiert) und mit dem Endwert verglichen. Ist der Endwert überschritten, wird die Schleife verlassen Prof. Metzler 8

9 Nassi-Shneiderman-Diagramme Abweisende (vorprüfende - kopfgesteuerte) Schleife Wiederholungsstruktur mit vorausgehender Bedingungsprüfung. Der Schleifenkörper (Anweisungsblock 1) wird nur durchlaufen, wenn (und solange) die Bedingung zutreffend (wahr) ist. Diese Symbolik wird auch für die Zählschleife (Anzahl der Durchläufe bekannt) benutzt. Wiederholungsstruktur mit nachfolgender Bedingungsprüfung für den Abbruch. Der Schleifenkörper (Anweisungsblock 1) wird mindestens einmal durchlaufen, auch wenn die Bedingung von Anfang an nicht zutreffend (falsch) war. Nicht abweisende (nachprüfende - fußgesteuerte) Schleife Kann allenfalls durch einen Aussprung (break) verlassen werden. Endlosschleife Prof. Metzler 9

10 Nassi-Shneiderman-Diagramme Symbolik zum Aufruf eines Unterprogramms bzw. einer Prozedur oder Funktion. Nach Durchlauf dieser wird genau zu der aufrufenden Stelle zurückgesprungen und der nächstfolgende Strukturblock durchlaufen. Aufruf Aussprung Der Aussprung (break) stellt die Beendigung eines Programmteils dar und sollte nicht als das verstanden werden, was Nassi und Shneiderman mit den Struktogrammen eigentlich vermeiden wollten: Die Sprunganweisung Goto Prof. Metzler 10