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分类: C/C++

2012-03-26 12:51:07

Fortran是英文FORmula TRANslation的缩写, 意为"公式翻译". 为科学, 工程问题中那些能够用数学公式表达的问题而设计的语言, 主要用于数值计算. Fortran至今已经有四十多年历史. 第一代Fortran是1954年提出来的, 称为FortranI. 它于1956年在IBM 704计算机上实现的. 是由IBM的John Backus提出并开发的一种容易理解, 简单易学而又像汇编一样高效运行的语言. 1958年出现的FortranII对FortranI进行了很多扩充(如引进了子程序). FortranII在很多机器上实现了. 其后出现的FortranIII因为存在严重的缺陷, 所以没有在任何计算机上实现. 1962年出现的FortranIV并不与FortranII完全兼容.


由于Fortran满足现实需要,所以传播很快, 从而出现了很多的Fortran的版本. 各种版本间语法和语义并不完全一致,所以给用户造成极大不变. 为此, 1962年5月, 当时的美国标准化协会ASA(American Standard Association, 后面改名为ANSI -- American National Standard Institute, 现名为NIST -- National Institute of Standard and Technology)成立工作组开始统一各个版本, 并于1966年正式公布了两个美国标准文本: 标准基本FortranX3.10-1966(相当于FortranII) 和 标准FortranX3.9-1966(相当于FortranIV).


由于Fortran在国际上的广泛使用, 1972年国际化标准组织ISO(International Standard Organization)公布了ISO Fortran标准, 即<程序设计语言FortranISO 1953-1972>. 它分为三级: 一级相当于FortranIV,二级介于FortranII和FortranIV之间,三级相当于FortranII.


FortranIV(即Fortran66)流行了十几年,几乎统治了所有的数值计算领域。但它不是结构化语言,没有实现三种基本结构的语句,程序中需要 使用GOTO语句来实现特定的算法,美国标准化协会在1976年对FortranX3.9-1966进行修订,把各个版本有效的功能都加入了进来,并加入 了新的功能。并在1978年正式公布为美国国家标准ANSI X3.9-1978 Fortran,称作Fortran77。1980年Fortran77被接受成为国际化标准。Fortran77扩充了一些结构化的语句,但不是完全的 结构化语言。由于扩充了字符处理功能,Fortran77不仅适用于数值领域,还适用于非数值领域。


之后经过十多年的标准化过程,1991年通过了Fortran90的新标准ANSI X3.198-1991,相应的国际化标准为ISO/IECI1539:1991。Fortran90保证了Fortran77的兼容 性,Fortran77是Fortran90的严格子集。


现在有各种程序设计语言,而且在一些特殊领域使用其它语言会更为合适,但在数值计算、科学和工程领域,Fortran仍然具有强大的优势。随着巨型计算机 (向量机和并行机)的异军突起,出现了新的高性能Fortran语言(HPF)。它是Fortran90的一个扩展子集,主要用于分布式内存计算机上的编 程,以减轻用户编写消息传递程序的负担。HPF-1.0的语言定义在1992年的超级计算国际会议作出的,正式文本在1993年公布的。1997年发布了 HPF-2.0语言定义。Fortran95包含了许多HPF的新功能。


在Fortran90出现之前,在并行机上运行程序需要结合专门的矢量化子程序,或者信赖Fortran编译系统进行自动矢量化。而Fortran90之 后,程序员可在程序中有目的地控制并行化。Fortran90具有C++的所有重要功能,然而C语言主要用于微机上的廉价开发,而Fortran的目的是 产生高效最优化运行的可执行程序。用Fortran编写的大型科学软件较C语言编写的通常要快一个量级。当今不仅大型机,微机和工作站也有了多处理器。高 性能并行计算已成必然,串行机上的线性内存模式已不再适用。Fortran作为具有处理相应问题的标准并行化语言,其独特的数组操作充分体现了它的先进 性。




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