زبان برنامه نویسی فرترن Fortran چیست؟
فورترن (FORTRAN یا FORmula TRANslation) به معنی تبدیل و ترجمه فرمول
زبان برنامهنویسی فورترن زبانی ساده و محاسباتی و مفسری است و پروژه های بسیاری از رشته های فنی مهندسی به کمک این زبان نوشته و اجرا شدهاست.
زبان برنامه نویسی فرترن در دهه۱۹۵۰ در شرکت آیبیام توسط ۲۵ نفر از دانشمندان برجسته رایانه به سرپرستی جان بکوس (John Backus) طراحی شد. فورترن اولین زبان برنامه نویسی سطح بالا است. نسخههای اخیر فورترن بر خلاف نسخههای قدیمی دارای قابلیتهای شی گرایی هستند.
فورترن دومین زبانی بود که از سوی انسی (ANSI) استاندارد شد تکامل آن را میتوان در نسخههای پرشمار بعدی آن دید (فرترن ۶۶، فرترن ۷۷، فرترن ۹۰، فرترن ۹۵ و فورترن ۲۰۰۳). در فورترن سازگاری میان هر نسخه با نسخه پیشین همچنان حفظ شد. از نسخههای جدید آن میتوان به ویژوال فرترن اشاره کرد.
فورترن نخستین زبان برنامهنویسی سطح بالا است. این زبان دهههایی چند پرکاربردترین زبان رایانهای در زمینه فیزیک و اقتصادسنجی بود. فورترن اکنون نیز بهصورت گسترده در محاسبات علمی و محاسبات عددی بکار برده میشود.
از مزیتهای فورترن «تعریف متغیر در این زبان» است. در فرترن مانندسایر زبانهای سطح بالا مثل پاسکال یا زبان برنامهنویسی سی، صحیح یا اعشاری بودن متغیر باید تعریف شود. البته در این زبان به طور قراردادی متغیرهایی که با یکی از حروف زیر آغاز میشوند صحیح فرض میشوند و سایر متغیرها اعشاری در نظر گرفته میشوند.
زبان اصلی برنامه نويسی در کاربردهای علمی فرترن (Fortran) است. اغلب کدهای قديمی با اين زبان نوشته شده است. این نرم افزار شما را قادر می سازد تا فرمول های مختلف در برنامه ها را به کد کامپیوتری مبدل سازید. بسیاری از پروژه های مهندسی توسط این زبان برنامه نویسی نوشته و اجرا می شوند. بنابراين لازم است که يک دانشجوی مهندسی با اين زبان آشنايی داشته باشد.
زبان برنامه نويسی فرترن با وجود سادگی از قدرت و سرعت بالايی برخوردار است، بطوريکه می توان از آن برای نوشتن برنامه های CFD استفاده کرد. فرترن اغلب با قابليت فوق العاده در مورد اعداد معرفی می گردد و همانطور که از اسمش پيداست، برای انجام محاسبات رياضی در کارهای علمی خلق شده است.
برخی از کاربردهای زبان برنامه نویسی فرترن در حل مسائل علمی، فنی، مهندسی و تجاری
در اکثر دانشگاه های ایران پروژه های دانشجویی با فرترن انجام می شود و یادگیری آن برای این دانشجویان ضرورت دارد.
کاربرد فرترن در مهندسی هوافضا :
در بحث کاربردهای فرترن باید گفت که زبان برنامه نویسی فرترن در عرصه هوافضا و خصوصا آیرودینامیک اهميت زیادی دارد. با اینکه زبان Fortran نسبت به متلب MATLAB ابتدایی
تر به نظر میرسد، اما سرعتش بسيار بالاتر و مناسب برای محاسبات سنگين است. مهندسینی كه از روشهای CFD استفاده میكنند ارزش این زمان را می دانند و ترجيح میدهند كه با زبان برنامه نویسی فرترن كار كنند.
كاربرد فرترن در ایرودینامیک، حل عددی معادلات دیفرانسیل جریان يعنی معادلات ناویر-استوکس
است. در پیشرانش هم زبان فرترن به صورت گسترده استفاده می شود و برای مدل كردن احتراق و جریانهای داخلی كاربرد دارد.
کاربرد فرترن در مهندسی مکانیک :
در اغلب برنامه های مهندسی از زبان فرترن استفاده می گردد. که در بیشتر کتابهای مهندسی مکانیک به آن اشاره شده است. زبان برنامه نويسی فرترن با وجود سادگی از قدرت و سرعت بالايی برخوردار است، بطوريکه می توان از آن برای نوشتن برنامه های CFD استفاده کرد. فرترن عمدتا با قابليت فوق العاده در مورد اعداد معرفی می گردد و همانطور که از اسمش (FORmula TRANslation) پيداست، برای انجام محاسبات رياضی در کارهای علمی خلق شده است. در گذشته اين زبان دارای محدوديتهايی بوده که در نسخه های جديد اين مشکلات حل شده است و اين زبان به يک زبان بسيار قوی تبديل شده است. اغلب کتابخانه های لازم برای انجام انواع محاسبات در اين زبان وجود دارد. اين زبان در استاندارد فرترن ۹۰ از قابليت نوشتن برنامه های محاسبات موازی برای کامپيوتر های چند پردازنده ای پشتيبانی می کند که آينده روشنی را برای محاسبات سنگين CFD نشان می دهد. قابليت محاسبات سريع با سادگی در برنامه نويسی باعث محبوبيت آن بين مهندسان و دانشمندان شده است. معمولاً از فرترن ۷۷ و ۹۰ استفاده می گردد که نسخه ۹۰ آن محبوبيت عمومی تری دارد.
لازم به ذکر است، نرم افزار انسیس Ansys که بين مهندسان مکانيک محبوبيت زیادی دارد، با زبان فرترن نوشته شده است.
پیشنهاد برخی از مهندسین رشته مهندسی مکانیک درباره زبان فرترن:
فرترن یک زبان نسبتا قدیمی محسوب می شود و امتحانش را پس داده است اما به روز نیست. توسعه آن متوقف شده و شاید این مزیت یا عیب محسوب شود. اگر هیجان آموختن و یادگرفتن را دارید و هر روز علاقمند به مطالعه منابع و کدهای جدیدتر هستید، شاید پایتون انتخاب مناسب تری باشد. تازه کارها به نسبت فرترن، کدهای بیشتری را با زبان برنامه نویسی پایتون میتوانند به سرانجام درست برسانند. اکیومنت های خوب، افراد علاقمند بیشتر و جدید بودن ، پیاده سازی راحت کد در زبان پایتون شاید مهمترین علت برای قدم برداشتن در راه پایتون باشد، اما هنوز در مورد سرعت پردازش، زبان فرترن و زبان برنامه نویسی سی را باید از زبان پایتون جدا کرد. برخلاف فرترن، زبان برنامه نویسی Python می تواند گزینه مناسبی برای پست پراسسینگ باشد.