Jeofizikte Bilgisayar Uygulamalari

1
Jeofizikte Bilgisayar Uygulamalari

• FORTRAN Programlama Dili

2
Programlama ve Temel Kavramlar

• Program Bilgisayara ne yapmasi gerektigini
  bildiren komutlar (Kod, Deyim) topluluguna
  verilen isimdir. Bu komutlari veren kisiye
  Programci, komutlarin tamamina ise Programlama
  dili denir.
• Herhangi bir dil bilen bir programci ile
  bilgisayar (Makine dili biliyor) arasindaki
  iletisimin gerçeklesmesi Birbirleri ile farkli
  dilleri konusan iki yabanci kisinin (Ingilizce ,
  Türkçe vb.) bir araya gelip görüsmesine
  benzetilebilir. Bu görüsme ancak bir çevirmen
  araciligi ile gerçeklesebilir. Benzer sekilde
  bilgisayar üreticileri ayni sorunu programcinin
  dilini bilgisayarin makine diline çevirecek
  Derleyici Programlar gelistirerek
  çözmektedirler.

3
DERLEYICI VE YORUMLAYICI KAVRAMLARI

• Yazilan programlari makine diline çeviren, makine
  dilinde elde edilen sonuçlari bizlerin
  anlayabilecegi biçime dönüstüren programlara
  Derleyici veya Yorumlayici denir.
• Kaynak komutlarin makine diline çevrilmesi

Derleyici (Compiler) Yorumlayici (Interpreter)
Kaynak Program
Makine Dili
Ikili sayi (BInary digiT-BIT) formatindaki
gösterime makine dili denir. Mantiksal olarak 1
var, 0 yok anlamindadir. Sayisal sistemler
ikili mantiga göre çalisirlar.
4

• Derleyici Bir programlama dili ile yazilmis olan
  programi makine dilini kullanarak amaçladigimiz
  programa dönüstürür.
• Derleyicinin çevirme islemi genellikle üç adimdan
  olusur
• 1. Sözel Analiz (Lexical Analysis)
• 2. Yazim Hatasi Analizi (Syntax Analysis)
• 3. Kod üretimi (Code Generator)

5

• Sözel Analizde kaynak kodlarini olusturan
  kelimler incelenip bu kelimelerin kaynak dilinde
  karsiliklari olup olmadiklari kontrol edilir,
• Yazim hatasi analizinde kaynak kodlarinin
  yazildigi programlama dilinin kendi kurallari
  içerisinde dogru yazilip yazilmadigi kontrol
  edilir.
• Kod üretimi asamasinda ise tanimi yapilan
  komutlara karsilik gelen makine dili komutlari
  üretilir.
• Bu adimlar birbirine paralel olarak
  gerçeklestirilir ve kaynak komutlar amaçlanmis
  olan koda çevrilmis olur.

6

• Yorumlayici Program komutlarinin ilk satirindan
  son satirina kadar belirtilmis olan deyim ve
  islemleri inceleyerek kaynak programin
  hatalarinin düzeltilmesine olanak veren ve
  çalismasini saglayan programdir. Herhangi bir
  komut satirinin çalistirilmasinda bir hata ile
  karsilastiginda çalismayi durdurur ve hatali olan
  satiri programciya bildirir.
• Derleyici ile Yorumlayicinin Farki
• Derleyici programin tamamini kontrol eder,
  herhangi bir satirinda hata varsa program
  satirlari bittikten sonra hatayi gösterir. Yani
  kaynak kodu bir defa çevirir. Yorumlayici ise
  programin herhangi bir satirinda hata varsa
  çalisirken hatali olan satira geldiginde durur ve
  hata mesaji verir. Hata düzeldikten sonra tekrar
  birinci satirdan itibaren kodu çevirir.

7
PROGRAMLAMA DILLERI

• 1.1. Makine Dili ile Kodlama
• Problemimiz öncelikle, bilgisayarin özellikleri
  ve mevcut komutlarla yapabilecegi islemler dizisi
  biçiminde ifade edilir daha sonra programci
  tarafindan bu, bilgisayarin makine dilinde
  yazilir. Makine dilinde yazilan bu program
  gerekli veri ile birlikte, bilgisayarca dogrudan
  uygulanabilir ve aranan sonuçlar bulunur. Ancak
  makine dili ile programlamada bazi önemli
  güçlükler ortaya çikmaktadir. Tüm komutlarin
  makine dili ile kodlanmasi komutlarin makine
  tarafindan uygulandigi sirada yazilmasi ve
  yanlislikla ya da baska bir nedenle bazi komutlar
  atlanmissa, bundan sonraki bütün komutlarin araya
  eklenenler için ötelenmesi ve adreslemenin
  yenilenmesi zorunlulugubütün program
  düzenlemesinin programci tarafindan yapilmasi
  programcinin kullandigi bilgisayari çok iyi
  anlamis olma geregi bu güçlüklere örneklerdir.

8
1.2. Programlama Sistemleri

• Programlama sistemleri genel olarak derleyici
  programdan olusur (bir programlama dili ve bir
  birlestirici). Programlama dili, programci
  tarafindan kolayca ögrenilebilecek ve
  yazilabilecek, bilgi islem sisteminin yapim
  özellikleri ve yapilacak islemler arasinda
  uzlasma saglayabilecek bir sekilde olmalidir. Bu
  dil içinde, diger herhangi bir dildeki gibi,
  dilbilgisi, noktalama ve yazma kurallari olacagi
  açiktir.
• Bir bilgisayarda programlama sistemlerinin
  (derleyicilerin) bulunmasi makine dilinde
  programlamanin güçlüklerini büyük ölçüde azaltir.
  Birlestirici program ve derleyiciler,
  programlarin makine dili disinda probleme
  yönelmis bir dilde hazirlanabilmesi olanagini
  saglar.
• Programlama dilinde makine diline çeviriyi,
  birlestirici ya da derleyici araciligi ile,
  bilgisayarin kendisi yapmaktadir.

9
1.3. Sembolik Programlama Sistemleri

• Sembolik programlama sistemleri, programciyi
  makine dili ile kodlamanin güçlüklerinden büyük
  ölçüde kurtarmaktadir ancak, belli bir
  bilgisayara göre hazirlandiklarindan ve sistemin
  programlama dilinin kismen makineye yönelik
  olmasindan dolayi makine dili düzeyinde çalisan,
  ögrenilmeleri oldukça uzun süren sistemlerdir ve
  her bilgisayar için farklidir, diger bir deyisle
  makineye bagimlidir dolayisyla her bilgisayarda
  ayni dil kullanilamamaktadir.

10
1.4. Probleme Yönelmis Diller ve Derleyiciler

• FORTRAN, COBOL, PASCAL, ALGOL, C, C, vb.
  programlama sistemlerine bazi örneklerdir. Bu tür
  programlama sistemleri ile çalismada, temel
  programin derleyici program araciligi ile
  bilgisayarca, belli kurallara uyarak makine dili
  programina çevrilmesine derleme denir. Derleme
  sirasinda rastlanan dil kurallarina aykiri olan
  hatalar özel hata mesajlari ile bilgisayarca
  programciya bildirilir.
• Probleme yönelmis dillerin en önemlilerinden
  biri, bilimsel ve mühendislik arastirma ve
  uygulamalari için gelistirilen ve en yaygin
  olarak kullanilan FORTRAN dilidir. FORTRAN adi,
  formül çevirisi anlamindaki, Ingilizce "FORmula
  TRANslation" kelimelerinin ilk hecelerinden
  olusur. FORTRAN dili sayisal hesapla ilgili
  herhangi bir problemin kolaylikla ifade
  edilebilmesini saglayacak biçimde düsünülmüstür.
  Komutlar ya da deyimler herhangi bir güçlük
  olmaksizin anlasilabilir ve yorumlanabilir. Bazi
  deyimler problemin matematiksel bagintilarina çok
  benzer.

11
Tarihçe

• IBM'de çalisan John W. Backus ve ekibi 1953
  yilinin sonlarinda, assembler diline alternatif
  olarak IBM 704 ana-bilgisayarinda daha verimli
  çalibilecek bir programlama dili önermisler,
  "The IBM Mathematical FORmula TRANSslating
  System" isimli 32 deyim içeren ilk Fortran
  derleyicisini gelistirmisler ve 1957 yilinda
  dagitimina baslamislardir
• Takip eden yillarda yeni sürümler geliserek,
  1958'de FORTRAN II ve FORTRAN III, 1961'de
  FORTRAN IV, 1966'da FORTRAN 66 1977'de FORTRAN 77
  derleyicileri kullanima sunulmustur. Uzun bir
  süre sonra, bir çok önemli degisiklikler yapilmis
  ve ANSI 1992 standardi ile tescillenmis hali ile
  Fortran 90 sürümü olusturulmustur. Hemen
  ardindan, birkaç küçük degisiklikle Fortran 95
  gelistirilmistir. Fortran 90/95 sürümlerinde
  nesne tabanli özellik kazanmistir. Daha sonralari
  nesneye dayali (object-oriented) ve genel
  programlama (generic-programming) özellikleri
  eklenerek Fortran 2003 standardi belirlenmistir.
  2008 yilinda da "Co-Array Fortran" özelligi ile
  paralel islem (parallel processing) yetenegi
  kazanmistir.

12
IBM 704
IBM 360
13
Neden Fortran?

• Fortran, sayisal hesaplamada güçlü ve yeterince
  esnek bir dildir.
• Fortran, tanimlayici adlari küçük-harf büyük-harf
  ayrimi yapmaz (case insensitive). Yani Tablo veya
  tablo veya TABLO degisken adlari ayni degiskeni
  temsil eder.
• Fortran, basit bir yapisi oldugu için,
  programlama giris iyi bir dildir.
• Fortran, farli platformlada derleyicilere
  sahiptir.
• Fortran, özel veri tipi tanimlamasina izin verir.
  
• Fortran, diger dillerde olamayan esnek kütüphane
  fonksiyonlarina sahiptir.
• Fortran, sayisal hesaplamada C/C, Java ve
  görsel programlama dillerinden daha güçlü ve
  hizlidir.

14
2.1. GIRIS

• Program bir komutlar ( deyimler ) dizisidir ve
  herhangi bir problemin çözümü için kullanilan
  hesap düzenini tanimidir . Çözümde bir
  bilgisayardan yararlanilacaksa , programin
  bilgisayar özellilerine uygun bir programlama
  dili ile yazilmasi gerekir . Bilgisayar ,
  programdaki komutlari aksi belirtilmedikçe ,
  yazildigi sirada yerine getirir . Gereginde
  program bir komutlar kümesinin belli düzende
  tekrarlanmasini yada duruma göre belirli
  dallanmalari saglayacak özel komutlarda
  içerebilir böylece programi kisaltmak mümkün
  olur .
• FORTRAN programlama dili oldukça basittir ve
  normal matematik diline çok yakindir. FORTRAN
  sistemi , FORTRAN dili ve FORTRAN derleyicisinden
  olusur .

15
2.2. SAYILAR

• Bilimsel çalismalarda, mühendislik arastirmalari
  ve uygulamalarda yapilan hesaplarin çogunda
  degisik büyüklükte sayilarla çalisilir .
  Güvenilir sonuçlar elde edilmesi için bu
  hesaplarda mümkün oldugu kadar çok anlamli rakami
  olan sayilarla çalisilmasi gerekir .
• Sabit kelime uzunluklu ve degisken kelime
  uzunluklu bilgisayarda bir sayinin gösterilmesi
  için bellekte sabit sayida pozisyon ayrilir . Bu
  sabit pozisyon sayisina incelik veya hassasiyet(
  prezisyon ) denir .
• Sayilar ikiye ayrilir tam sayilar , gerçel
  sayilar .
• Tam sayilar desimal noktasi olmayan sayilardir .
  Bunlarin büyüklük sinirlari bilgisayar
  özelliklerine baglidir .
• Gerçel sayilar ise desimal noktali ondalik
  sayilardir . Gerçel sayilarin bilgisayar
  belleginde saklanmasindan önce bilgisayarca sayi
  düzenlenir . Diger bir deyisle desimal nokta
  sayinin sifirdan farkli en önemli rakamin soluna
  kaydirilir ve gerekli düzeltme 10 un üsleri
  seklinde sayinin yanina yazilir . Düzenlenmis
  sayinin kesirli kismi mantis , desimal noktanin
  kaydirildigi hane sayisina üs denir . Gerçel
  sayilarin büyüklük sinirlari da bilgisayar
  özelliklerine baglidir

16
2.3. Fortran Aritmetigi

• Bilgisayarla yapilan hesaplarda isleme giren
  büyüklüklerin tamsayi yada gerçel sayi olmasi ,
  islemlerin yapilisi ve sonuçlar yönünden büyük
  farkliliklar gösterir .
• Tamsayi aritmetigi, tamsayilarla yapilan islemler
  anlamindadir her islemin sonucu da tamsayi
  olacak biçimde kesilir, yuvarlatma yapilmaz .
  Kesme islemi öncelik sirasina göre yapilan bütün
  islemler için söz konusudur . Bu nedenle bu tür
  aritmetik islemlerin yapilis sirasi ve
  parantezler çok önemlidir . Tamsayilar
  programlarda eleman numarasi , indis, vb. amaçlar
  için kullanilir . Aritmetik islemler çogunlukla
  gerçel sayilarla yapildigindan tamsayi
  artimetiginin bu özelligi bir sakinca degildir .
• Gerçel sayi aritmetigi , gerçel sayilarla yapilan
  islemler anlamindadir . Burada kesirler
  hassasiyet (presisyon) hanesi kadar rakamla
  gösterilir diger hanerler bilgisayar
  özelliklerine göre ya kesilir , ya da
  yuvarlatilir .

17
2.4. Fortran AlfabesiFORTRAN alfabesi 10 nümerik
, 26 alfabetik ve 13 özel karakterden
olusmaktadir .

• 2.5. Karakterler Simge/Anlam

Nümerik 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Alfabetik A B C D E F G H I J K L M N O P R S T U V W Y Z Özel bosluk bosluk birakma yerine koyma arti - eksi çarpi / bölü ( aç parantez ) kapa parantez . nokta , virgül ' apotrof " tirnak ve isareti
18
2.6. Fortran Deyimleri

• Bir FORTRAN programi bir takim deyimlerden olusur
  . Deyimler programin hesap düzeni ile ilgili
  olarak , bilgisayara bilgi verilmesini,
  islemlerin yapilmasini ve uygulamasini, gerekli
  kararlarin verilmesini, sonuçlarin dis ortama
  alinmasini saglar
• Deyimlerle baglanti kurabilmek için , deyimler
  numaralanabilir . Uygulama sirasi yönünden deyim
  numaralarinin sirasinin bir önemi yoktur . Deyim
  numaralari sadece hesap düzeninin geregi olarak
  bu deyimlerle dallanabilme olanagi saglar iki
  deyime asla ayni numara verilemez .

19
3.1. DEYIMLER , GÖREVLERI ve ADLARI

• 3.1.1 Aritmetik deyimler Yapilacak islemleri
  denetler
• 3.1.2. Giris -Çikis deyimleri Dis ortamla
  bilgisayar arasinda bilgi alisverisi saglar
• 3.1.3. Yönetim deyimleri Programdaki deyimlerin
  icra sirasini yönetir
• 3.1.4. Bildiri deyimleri Derleyiciye bilgi verir
  
• 3.1.5. Altprogram deyimleri Alt programlari
  tanimlamaya ve kullanmaya yarar

20
3.1.1 Aritmetik deyimler
3.1.2 Giris / Çikis deyimleri

• Degisken tanimlama

Giris /çikis deyimleri bilgisayarla dis ortam
arasindaki bilgi alisverisini saglar, Çevre
bellekte bilgi saklanmasi yada çevre bellekten
bilgi alinmasi olanagini saglar. Giris /çikis
birimini ve ortamini belirler, Bilginin giris
ortaminda yerlesme ve çikis ortaminda
yerlestirilme biçimini belirler, Bellekte bilgi
alisverisi yapacak data alanlarini belirtir.
21
Baslica Giris / Çikis deyimleri sunlardir

• READ
• PRINT
• WRITE
• FORMAT
• Birçok programlama dilinde standart giris
  klavye, standart çikis kullanici ekrani (monitör)
  olarak belirlenmistir. Ancak veri giris/çikisi
  bir dosyadan da yapilabilir. Bu durum asagidaki
  sekilde gösterilmistir

DERLEYICI
ÇIKIS
GIRIS
PProgram
READ ........
PRINT .......
WRITE ......


Klavye
Ekran
Dosya
Dosya
22

• Fortran'da, giris için READ, çikis için PRINT ve
  WRITE deyimleri kullanilir. Bu deyimlerin
  formatli (formated) ve formatsiz veya serbest
  format (free format) olmak üzere iki kullanimi
  vardir. Formatsiz kullanimda okuma/yazma biçimi
  derleyici tarafindan, formatli kullanimi ise
  programci tarafindan belirlenir.

23
(No Transcript)
24
(No Transcript)
25
(No Transcript)