Modula-2

Modula-2 er et programmeringsspråk som ble designet og utviklet mellom 1977 og 1985 av Niklaus Wirth (f. 1934) ved Eidgenössische Technische Hochschule Zürich. Språket ble allment tilgjengelig i 1978. Modula-2 ble forstått som etterfølgeren til Pascal og Modula.^{[L 1]} Det var også påvirket av Mesa og de nye programmeringsmuligheter som Wirth oppdaget i datamaskinen Xerox Alto under hans sabbatsår i 1976 ved Xerox PARC.^{[L 2]}

Nøkkelkonseptene i Modula-2 var:^{[W 1]}

• Modulet som separat kompileringsenhet for separat kompilering
• Korutinen som basis for parallelle prosesser
• Datatyper og prosedyrer som tillater aksess til maskin-spesifikke data

I august og september 1984 omtalte det amerikanske tidsskriftet Byte språket og dets miljø.^{[L 3][L 4]} Modula-2 ble første gang brukt på en PDP-11 minidatamaskin i Zürich; i 1980 ble språket portert til arbeidsstasjonen Lilith.^{[W 1]} I tidens løp er det blitt portert til IBM stormaskiner, så vel som til innebygde systemer, personlige datamaskiner og moderne datamaskinarkitekturer som RISC-V.

Modula-2 ble etterfulgt av Modula-2+ (1984), Modula 3 (1988), Oberon (1987), Oberon-2 (1991) og Oberon-07 (2007).

Modula-2 er et prosedyrisk språk som er laget for generelle formål. Det er både et imperativt og strukturert programmeringsspråk. Det er egnet for både systemprogramming og applikasjonsprogrammering. Syntaksen er basert på programmeringsspråket Pascal, men enkelte elementer og tvetydigheter i syntaksen til Pascal er fjernet. Modula-2 støtter modulær programmering hvor modulet er konstruert for separat kompilering og data-abstraksjon; og korutiner sørger for fleroppgavekjøring og parallelle beregninger.^{[L 5]}

Språket gjør det mulig å bruke en-pass kompilatorer. En slik kompilator som ble laget av Gutknecht og Wirth i 1984 var omkring fire ganger raskere enn tidligere fler-pass kompilatorer.^{[L 6]}

Her er et eksempel på kildekoden til programmet «Hello world»:

MODULE Hello;
FROM STextIO IMPORT WriteString;
BEGIN
  WriteString("Hello World!")
END Hello.

Det finnes to hoveddialekter av Modula-2. Den første er PIM, oppkalt etter boken Programming in Modula-2 av Niklaus Wirth.^{[L 7]} Det kom fire utgaver av denne boken; Andre, tredje (korrigert) og fjerde utgave beskriver hver enkelt beskriver små varianter av språket. Den andre hoveddialekten er ISO, oppkalt etter standardiseringen til International Organization for Standardization.^{[L 5][L 8]} Her er forskjellene på dem.

• PIM2 (1983)
  • Krevde en eksplisitt EXPORT klausul i definisjonsmoduler.
  • Funksjonen SIZE behøver ikke å importeres fra modulet SYSTEM
• PIM3 (1985)
  • Fjernet EXPORT klausulen fra definisjonsmoduler. Ettersom alt innenfor et definisjonsmodul definerer grensesnittet til dette modulet, ble EXPORT klausulen overflødig.
  • Funksjonen SIZE er gjennomtrengende (synlig i ethvert område uten å importeres)
• PIM4 (1988)
  • Spesifiserte oppførselen til operatoren MOD når operandene er negative.
  • Krevde at alle ARRAY OF CHAR strenger avsluttes med ASCII NUL, selv om strengen passer nøyaktig inn i sin tabell.
• ISO (1996, 1998)
  • ISO Modula-2 fjernet de fleste tvetydighetene i PIM Modula-2. Den tilføyde datatypene COMPLEX og LONGCOMPLEX, unntakshåndtering, modulterminering (FINALLY klausulen) og et komplett standard I/O-bibliotek. Der finnes mange små forskjeller og avklaringer.^{[L 5][L 8]}

PIM [2,3,4] definerer 40 reserverte ord:^{[L 7]}

AND         ELSIF           LOOP       REPEAT
ARRAY       END             MOD        RETURN
BEGIN       EXIT            MODULE     SET
BY          EXPORT          NOT        THEN
CASE        FOR             OF         TO
CONST       FROM            OR         TYPE
DEFINITION  IF              POINTER    UNTIL
DIV         IMPLEMENTATION  PROCEDURE  VAR
DO          IMPORT          QUALIFIED  WHILE
ELSE        IN              RECORD     WITH

PIM [3,4] definerer 29 innebygde identifikatorer:^{[L 7]}

ABS         EXCL            LONGINT    REAL
BITSET      FALSE           LONGREAL   SIZE
BOOLEAN     FLOAT           MAX        TRUE
CAP         HALT            MIN        TRUNC
CARDINAL    HIGH            NIL        VAL
CHAR        INC             ODD
CHR         INCL            ORD
DEC         INTEGER         PROC

GNU Modula-2 ble lansert (versjon 1.0) den 11. desember 2010. Den er en front-end til GNU Compiler Collection (GCC), er fri og åpen programvare og er lisensiert under GNU General Public License versjon 3 (GPLv3).^{[W 2]}

I GCC 13.1, som ble lansert 13. april 2023, ble GNU Modula-2 integrert som standard. GNU Modula-2 støtter alle dialektene av språket: PIM2, PIM3, PIM4, og ISO/IEC 10514-1 i et komplett sett med biblioteker. Attributten <* noreturn *> støttes med kompilatorflagget -Wreturn-type.^{[W 3]}

I GCC 15.1 kom følgende nyheter:

• Nøkkelordet FORWARD ble implementert
• SYSTEM-modulet eksporterer datatypen COFF_T som mapper til POSIX-typen off_t. Størrelsen på denne datatypen kan kontrolleres med flagget -fm2-file-offset-bits=
• Tilgang til de innebygde GCC-elementene clz, clzll, ctz og ctzll er tilgjengelige fra modulet Builtins.

• Amsterdam Compiler Kit (ACK), ved Vrije Universiteit i Amsterdam, har en kompilator for Modula-2. Den brukes primært på MINIX, men brukes også på en rekke andre operativsystemer og arkitekturer; koden vedlikeholdes fortsatt og kan lastes ned som freeware^{[W 4]}
• ADW Modula-2 – for 32-biter Microsoft Windows, ISO-kompatibel, følger ISO/IEC 10514-1, ISO/IEC 10514-2 (objektorienterte utvidelser), ISO/IEC 10514-3 (generisk utvidelse); er freeware^{[W 5]}
• Aglet Modula-2 – for AmigaOS 4.0 og PowerPC; freeware^[1]

Turbo Modula-2 var en kompilator og et integrert utviklingsmiljø for MS-DOS. Den ble utviklet, men aldri lansert, av Borland. Jensen and Partners, som inkluderte Borland's medgrunnlegger Niels Jensen, kjøpte kompilatoren og endret navnet til TopSpeed Modula-2. Denne kjørte på OS/2 og ble lansert i 1988; siste versjon kom i 1992.^{[W 6]} Den ble i 1993 solgt til Clarion, senere SoftVelocity, som på denne tiden tilbød Modula-2 som en del av Clarion-produktene.^{[W 7]}

En Zilog Z80 versjon av Turbo Modula-2 for CP/M ble en kort tid markedsført av Echelon under lisens fra Borland. En beslektet utgave for 8-biter mikroprosessoren Hitachi HD64180 ble solgt av Micromint som et utviklingsverktøy for deres SB-180 datamaskin.^{[L 9]}

IBM utviklet i 1980-årene en Modula-2 kompilator for internt bruk som kjørte på både OS/2 og AIX, og med førsteklasses støtte i IBM's E2-editor. Den var en av fire kompilatorer som ble støttet av denne editoren; de tre andre var IBM C, IBM Pascal og IBM REXX.^{[W 8]}

IBM Modula-2 er også brukt i OS/400 / IBM i.^{[W 9]}

En bakende for Motorola 68000 ble også brukt i innebygde systemer.^{[W 8]}

Modula-2 er brukt som systemprogramvare til å realisere operativsystemer. Den modulære strukturen til Modula-2 har vært benyttet direkte i tre operativsystemer.^{[W 1][L 10][W 9]}

• Modula-2 var det eneste programmeringsspråket og applikasjonsprogramvare for Medos-2, operativsystemet til den personlige arbeidsstasjonen Lilith.^{[W 1]} De første ti Lilith-maskinene ble innstallert i 1980. Lilith var bygd opp rundt mikrobrikken AMD 2901 fra Advanced Micro Devices som kjørte i 7 MHz, og var implementert som en stakkmaskin.^{[L 4][L 11]}
• Operativsystemet Excelsior, for arbeidsstasjonen Kronos, ble bygd opp av moduler fra Modula-2. Kronos ble lansert i 1988, og var bygd omkring en 32-biter proprietær datamaskinarkitektur. Operativsystemet ble utviklet av Kronos Research Group (KRG) i Novosibirsk, som var tilknyttet Sovjetunionens vitenskapsakademi.^{[L 10]}
• IBM Modula-2 ble 26. august 1988 delvis brukt i OS/400 Vertical Licensed Internal Code (kjernen til OS/400).^{[W 9]} Denne koden ble for det meste erstattet med C++ da OS/400 ble portert til mikroprosessorfamilien IBM RS64 fra 1992 til 1995. Operativsystemet ble omdøpt til i5/OS den 26. august 2004 (fordi den kjørte på POWER5) og til IBM i den 2. april 2008; det hadde da fortsatt litt Modula-2 kode i kjernen. ^{[L 12][W 10]}

Nettsteder

• Byte Magazine (August 1984). «Modula-2». BYTE – The Small Systems Journal, 1984 Volume 9 (8). Byte Magazine. s. 143-232. 
• Ciarcia, Steve (Desember 1986). Ciarcias Circuit Cellar. Build the GT180 Color Graphics Board. Part 2: Hardware. Byte: The Small Systems Journal - Graphics Algorithms, Volume 11 (13). s. 98. 
• International International Organization for Standardization (1. juni 1996). ISO/IEC 10514-1:1996 Information technology. Programming languages. Part 1: Modula-2, Base Language. International International Organization for Standardization, ISO/IEC JTC 1/SC 22 ICS : 35.060. 
• International International Organization for Standardization (19. desember 1998). ISO/IEC 10514-2:1998 Information technology. Programming languages. Information technology — Programming languages — Part 2: Generics Modula-2. International International Organization for Standardization, ISO/IEC JTC 1/SC 22. 
• International International Organization for Standardization (19. desember 1998). ISO/IEC 10514-3:1998 Information technology. Programming languages. Information technology — Programming languages — Part 3: Object Oriented Modula-2. International International Organization for Standardization, ISO/IEC JTC 1/SC 22. 
• Knudsen, Svend Erik (23. desember 1983). Medos-2: A Modula-2 Oriented Operating System for the Personal Computer Lilith (PhD, Dissertation Technische Wissenschaft. ETH Zürich, Nr. 7346). Eidgenössische Technische Hochschule Zürich. doi:10.3929/ethz-a-000300091. 
• Kuznetsov, D.N.; Nedorya, A.E.; Tarasov, E.V.; Filippov, V.E. (1989). «Kronos: a family of processors for high-level languages (Кронос: семейство процессоров для языков высокого уровня)». Kronos: History of a Project (på russisk). xTech Ltd. 
• Sand, Paul A. (September 1984). The Lilith Personal Computer. Byte Magazine, Volume 9 (10) Computer Graphics. s. 300–311. 
• Soltis, Frank G. (1. januar 1996). Inside the AS/400 (2. utg.). 29th Street Press. ISBN 1882419669. ISBN 978-1882419661. 
• Wirth, Niklaus (1. mai 1984). A Single-pass Modula-2 Compiler for Lilith (PDF). 
• Wirth, Niklaus (1988). Programming in Modula-2 (4. utg.). Berlin, Heidelberg: Springer Verlag. ISBN 978-3-642-83565-0. doi:10.1007/978-3-642-83565-0. 
• Wirth, Niklaus (27. juni 2002). «Pascal and its Successors». I Manfred Broy og Ernst Denert. Software Pioneers: Contributions to Software Engineering. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag. ISBN 3-540-43081-4. ISBN 978-3-540-43081-0.  ‎

• (en) Modula-2 Internet directory