Il Fortran (FORmula
TRANslating) è un linguaggio adatto per qualsiasi tipo di problema (general
purpose), ma nato e principalmente usato per calcoli tecnico scientifici. Il
Fortran ha origine nel 1950 alla IBM, il primo compilatore è prodotto negli
anni 1954-1957 ad opera di un gruppo guidato da John Backus
, ed è stato il primo compilatore per un linguaggio di alto livello. In esso
compaiono i tipi di dato interi reali, numeri in doppia precisione e le costanti
logiche TRUE e FALSE.
La grande
diffusione del FORTRAN negli ambienti scientifici ha stimolato la ricerca sulla
teoria dei compilatori, con lo scopo di ottenere programmi con un codice più
efficiente.
Nel tempo il
linguaggio ha avuto diverse revisioni: FORTRAN IV, FORTRAN 77, FORTRAN 90 ed il
più recente FORTRAN 95 che rispecchia lo standard pubblicato nel 1997.
A
vent’anni dalla su introduzione il giudizio di Dijkstra
era "FORTRAN, the infantile disorder, by now nearly 20 years old,
is hopelessly inadequate for whatever computer application you have in mind
today: it is now too clumsy, too risky, and too expensive to use."
(FORTRAN, il disordine infantile, adesso, vecchio di circa 20 anni, è
irrimediabilmente inadeguato per qualsiasi applicazione informatica che si
abbia in mente oggi: è troppo sgraziato, troppo rischioso e troppo
costoso da usare).
Le versioni
di FORTRAN per i calcolatori scientifici ad alte prestazioni (Burroughs, CDC,
CRAY, IBM, Texas Instruments, ...) generavano un codice per sfruttare al meglio
le caratteristiche dell'hardware; la maggior parte di queste versioni è
scomparsa con le macchine per cui era stata preparata. Rimangono ancora la OpenMP,
un FORTRAN cross–platform per programmi che utilizzano memoria condivisa e CoArray
Fortran, per la programmazione parallela.
Un programma
Fortran è una sequenza di linee di testo con una sintassi fissa[1]:
Col.
1Blank, o "c" o "*" per commenti
Col. 2-5Etichetta opzionale
Col. 6Se diverso da blank indica continuazione della linea precedente
Col. 7-72Istruzioni
Col. 73-80Numerazione
Un semplice esempio:
program circle
real r, area
c Questo programma legge un numero reale
e stampa
c l’area del circolo di raggio r.
write (*,*) 'Immettere il raggio:'
read(*,*) r
area = 3.14159*r*r
write (*,*) 'Area = ', area
stop
end
Un programmaFortran
generalmente consiste di una parte principale ed eventuali sottoprogrammi. La
struttura del programma principale è:
Nome del programmaes. program circle
Dichiarazionies. real r, area
Istruzionies. write (*,*) 'Give radius r:'
stop
end
I nomi di variabile sono da 1 a
6 caratteri scelti fra {ab...z01...9}. Il primo carattere
deve essere unalettera. Ogni
variable deve essere dichiarata esplicitamente e se ne deve indicare il tipo; i
tipi più comuni sono:integer,
real, double precision, complex, logical, character.
L'istruzione condizionale può
assumere diverse forme, la piu' generale è:
if (espressione logica) then
istruzioni
elseif (espressione logica) then
istruzioni
else
istruzioni
endif
Nelle forme più semplici possono mancare i costrutti elseif
ed else.
La forma più semplice, che deve essere scritta su una sola linea, è:
if (espressione
logica) istruzione
Esempio (valore assoluto di x):
if (x .LT.
0) x = -x
Nell'esempio
che segue sono generati dei numeri pseudocasuali[2],
essi sono confrontati con quelli generati dall’istruzione del linguaggio RAND,
tramite il test del chi quadro (v. par. 4.2.1
) con simulazione di lanci di un dado:
c GNU G77
subroutine
VISDATA(VALUES)
integer VALUES(8)
character(8) DATE
character(9) TIME
character(5) ZONE
CALL Date_and_Time(DATE, TIME, ZONE, VALUES)
return
end
c
program random
integer
i,j,k,l
csimulazione lancio di un dado con generatore di numeri casuali
del
c compilatore,
e generatore di numeri casuali col metodo del quadrato
integer dado(6),dado2(6)
real chiquad, chiquad2
integer TmArray(8)
CALL VISDATA(TmArray)
cI seme formato da millisecondi e secondi
cII seme formato da 10000 - millisecondi e secondi
i = TmArray(8) * 10 + MOD(TmArray(7),10)
ii
= 10000 - i
cazzero contatore lanci dado
do 10 k = 1,6
dado2(k) = 0
dado(k) = 0
10continue
z = RAND(TmArray(8))
do k = 1,60
j = i*i
i
= MOD((j/100), 10000)
jj = ii*ii
ii = MOD((jj/100), 10000)
f = 1+MOD((i+ii),10000)*6/10000
dado(f) = dado(f) + 1
z = RAND(0)
f = 1+6*z
dado2(f) = dado2(f) + 1
end do
chiquad
= 0
chiquad2 = 0
write(*,*) '--- generazione numeri casuali ---'
write(*,*) 'faccia gen. progr.gen. interno'
do 20 k = 1,6
chiquad = chiquad + (dado(k)-10)**2
chiquad2 = chiquad2 + (dado2(k)-10)**2
20write (*,FMT=100) k,dado(k),dado2(k)
write
(*,*) '\nAccettabile se il test e\' inferiore a 11,1 (5 grad
Ci di liberta\')'
write (*,FMT=200) chiquad/10,chiquad2/10
stop
100FORMAT(I5,2(I9))
200FORMAT('Chiquadro',2(F9.3))
end
Il numero 10 è una
etichetta label. Le istruzioni comprese fra do 10 ... e 10continue sono ripetute fino a quando i,
che è incrementato di 1 ad ogni ciclo, diventa uguale a k;
in alternativa all'etichetta numerica il Fortran ora accetta il delimitatore end
do.
Il risultato
è:
D:\fsf\FORTRAN> random
--- generazione numeri casuali ---
faccia
gen. progr.gen. interno
178
21111
3159
4119
5108
6615
Accettabile
se il test e' inferiore a 11,1 (5 gradi di liberta')
Molti linguaggi hanno utilizzato il FORTRAN come base a cui sono
state a aggiunte funzioni o comandi che un precompliatore traduceva in
istruzioni FORTRAN o in chiamate a librerie.
CSL (Control
and Simulation Language) 1963 IBM e Esso Petroleum Company. Linguaggio
per simulazione.
FORMAC (FORmula
Manipulation Compiler)1962
Jean Sammet e Robert Tobey Advanced Programming Department IBM a Boston. FORMAC,
basato FORTRAN IV, è un linguaggio per trattare espressioni simboliche.
2.29.2QUIKTRAN
QUIKTRAN è un sistema prodotto
dall’IBM disponibile del 1963, per la messa a punto interattiva di programmi
FORTRAN. QUIKTRAN è un sottoinsieme di FORTRAN con comandi per trattare
immettere e modificare codice sorgente, eseguire comandi immediati o parte del
programma, per esaminare il contenuto delle variabili.
[1]
Dal FORTRAN 90 è ammessa una sintassi meno vincolante.