Fortran का परिचय: इतिहास और विशेषताएँ

Fortran (Formula Translation) प्रोग्रामिंग भाषा का इतिहास 1950 के दशक से शुरू होता है, जब इसे वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग गणनाओं के लिए विकसित किया गया था। इस अध्याय में, हम Fortran की उत्पत्ति, विकास, और इसकी महत्वपूर्ण विशेषताओं पर चर्चा करेंगे। आप जानेंगे कि Fortran कैसे विकसित हुआ और क्यों यह आज भी वैज्ञानिक और तकनीकी प्रोग्रामिंग के लिए इतना महत्वपूर्ण है। Fortran के विभिन्न संस्करणों और उनके उपयोग के बारे में भी चर्चा की जाएगी, जिससे आपको इस भाषा की ताकत और अनुकूलता का स्पष्ट समझ प्राप्त होगा।

Fortran क्या है?

Fortran (Formula Translation) एक उच्च-स्तरीय प्रोग्रामिंग भाषा है, जिसे विशेष रूप से वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग गणनाओं के लिए डिज़ाइन किया गया है। 1950 के दशक में IBM द्वारा विकसित, Fortran दुनिया की सबसे पुरानी प्रोग्रामिंग भाषाओं में से एक है और इसका उपयोग बड़े पैमाने पर गणितीय, भौतिकी, और इंजीनियरिंग के क्षेत्रों में किया जाता है।

Fortran को डिज़ाइन करते समय इसका मुख्य उद्देश्य था कि यह भाषा जटिल गणनाओं को तेजी से और कुशलता से कर सके। यह भाषा वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को उनके गणितीय मॉडल और सिमुलेशन को आसान और प्रभावी ढंग से प्रोग्राम करने की क्षमता प्रदान करती है।

समय के साथ, Fortran ने कई संस्करणों (जैसे Fortran 77, Fortran 90, Fortran 2003) के माध्यम से विकास किया है, जिससे यह और अधिक शक्तिशाली और बहुमुखी बन गया है। आज भी, यह भाषा उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग (HPC) और वैज्ञानिक अनुसंधान में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है।

Fortran का महत्व और प्रयोग

Fortran का महत्व इसके शुरुआती दिनों से ही स्पष्ट हो गया था, जब वैज्ञानिकों और इंजीनियरों ने इसे जटिल गणनाओं और सिमुलेशनों के लिए अपनाया। Fortran की सबसे बड़ी ताकत इसकी गति और गणितीय सटीकता में है, जो इसे वैज्ञानिक और तकनीकी प्रोग्रामिंग के लिए आदर्श बनाती है। इसकी डिज़ाइन विशेष रूप से संख्यात्मक गणनाओं के लिए की गई है, जिससे यह अन्य प्रोग्रामिंग भाषाओं की तुलना में अधिक कुशल और प्रभावी है।

Fortran के प्रमुख उपयोग:

1. वैज्ञानिक गणनाएँ:
   • Fortran का उपयोग बड़े पैमाने पर गणितीय मॉडलिंग, भौतिकी, रसायन विज्ञान, और इंजीनियरिंग जैसे क्षेत्रों में किया जाता है। इसकी तेज़ गणना क्षमताओं के कारण, यह जटिल वैज्ञानिक समस्याओं के समाधान में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
2. उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग (HPC):
   • Fortran आज भी उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग के लिए एक प्रमुख भाषा है। इसके लिए डिज़ाइन किए गए आधुनिक संस्करण बड़े पैमाने पर पैरेलल कंप्यूटिंग और सुपरकंप्यूटिंग में उपयोग किए जाते हैं, जहाँ बहुत अधिक डेटा और जटिल एल्गोरिद्म्स को प्रोसेस किया जाता है।
3. संख्यात्मक विश्लेषण:
   • Fortran की शक्तिशाली संख्यात्मक क्षमताओं के कारण, इसका उपयोग अक्सर संख्यात्मक विश्लेषण, डेटा प्रोसेसिंग, और सिमुलेशन में किया जाता है। यह भाषा बड़े डेटा सेट्स और गणनाओं के लिए आदर्श है।
4. इंजीनियरिंग सिमुलेशन:
   • इंजीनियरिंग के क्षेत्र में, जैसे कि एयरोस्पेस, मैकेनिकल, और सिविल इंजीनियरिंग, Fortran का उपयोग संरचनात्मक विश्लेषण, फ्लूड डायनेमिक्स, और अन्य सिमुलेशन कार्यों के लिए किया जाता है।

Fortran की मजबूती, गति, और दीर्घकालिक उपयोग ने इसे एक ऐसी भाषा के रूप में स्थापित किया है जो समय की कसौटी पर खरी उतरी है। इसकी निरंतर प्रासंगिकता और वैज्ञानिक समुदाय में व्यापक स्वीकृति इसे आज भी एक महत्वपूर्ण प्रोग्रामिंग भाषा बनाती है।

Fortran की विशेषताएँ

Fortran (Formula Translation) एक शक्तिशाली और बहुमुखी प्रोग्रामिंग भाषा है, जिसकी विशेषताएँ इसे वैज्ञानिक और तकनीकी गणनाओं के लिए अत्यधिक उपयुक्त बनाती हैं। इसके डिज़ाइन और विकास के पीछे का मुख्य उद्देश्य इसे उन कार्यों के लिए अनुकूल बनाना था, जहाँ तेज़ गति और उच्च सटीकता की आवश्यकता होती है। Fortran की कुछ प्रमुख विशेषताएँ निम्नलिखित हैं:

1. उच्च प्रदर्शन:

Fortran की प्रमुख विशेषताओं में से एक इसकी उच्च प्रदर्शन करने की क्षमता है। इसे विशेष रूप से गणितीय और वैज्ञानिक गणनाओं के लिए अनुकूलित किया गया है, जो इसे संख्यात्मक विश्लेषण, सिमुलेशन, और मॉडलिंग के लिए आदर्श बनाता है। इसकी तेज़ कंप्यूटेशनल स्पीड इसे बड़े पैमाने पर डेटा प्रोसेसिंग और सुपरकंप्यूटिंग के लिए उपयुक्त बनाती है।

2. पोर्टेबिलिटी (Portability):

Fortran को विभिन्न प्लेटफार्मों पर चलाया जा सकता है, चाहे वह एक पुराना मेनफ्रेम कंप्यूटर हो या आधुनिक सुपरकंप्यूटर। यह विशेषता इसे विभिन्न हार्डवेयर आर्किटेक्चर पर उपयोगी बनाती है, जिससे वैज्ञानिक और इंजीनियर अपने कोड को अलग-अलग सिस्टम पर आसानी से रन कर सकते हैं।

3. सटीकता (Precision):

Fortran का एक और महत्वपूर्ण गुण इसकी सटीकता है। इसे डिज़ाइन करते समय इस बात का विशेष ध्यान रखा गया कि यह भाषा बड़े और जटिल गणितीय गणनाओं को अत्यधिक सटीकता के साथ हैंडल कर सके। यह सटीकता वैज्ञानिक अनुसंधान और इंजीनियरिंग एप्लिकेशंस के लिए अनिवार्य है।

4. विस्तारित डेटा टाइप्स और संरचनाएँ:

Fortran विभिन्न प्रकार के डेटा टाइप्स और संरचनाओं का समर्थन करता है, जैसे कि Integer, Real, Complex, Character, और Logical। इसके अलावा, Fortran में Arrays और Multi-dimensional arrays का समर्थन भी शामिल है, जो इसे जटिल डेटा संरचनाओं के साथ काम करने में सक्षम बनाता है।

5. मॉड्यूलर प्रोग्रामिंग:

Fortran के आधुनिक संस्करण (जैसे Fortran 90 और बाद के संस्करण) मॉड्यूलर प्रोग्रामिंग की सुविधा प्रदान करते हैं, जिससे कोड का पुन: उपयोग (reusability) और संरचना बेहतर होती है। मॉड्यूल्स का उपयोग करके बड़े प्रोग्राम्स को छोटे-छोटे, अधिक प्रबंधनीय भागों में विभाजित किया जा सकता है।

6. पैरेलल कंप्यूटिंग सपोर्ट:

Fortran का आधुनिक संस्करण पैरेलल कंप्यूटिंग का समर्थन करता है, जिससे बहुत बड़े और जटिल कार्यों को तेजी से पूरा किया जा सकता है। इस क्षमता के कारण, Fortran उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग (HPC) के लिए एक प्रमुख भाषा बन गई है।

7. समृद्ध लाइब्रेरी सपोर्ट:

Fortran के पास गणितीय, सांख्यिकीय, और वैज्ञानिक गणनाओं के लिए एक समृद्ध लाइब्रेरी इकोसिस्टम है। ये लाइब्रेरीज़ वैज्ञानिक समस्याओं को हल करने के लिए तैयार की गई हैं और वे कोड की कार्यक्षमता को बढ़ाने के लिए व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं।

इन विशेषताओं के कारण, Fortran न केवल ऐतिहासिक रूप से महत्वपूर्ण है, बल्कि आज भी वैज्ञानिक, तकनीकी, और इंजीनियरिंग गणनाओं के लिए एक अत्यधिक मूल्यवान प्रोग्रामिंग भाषा बनी हुई है।

Fortran के विभिन्न संस्करण

Fortran, जो कि 1950 के दशक में विकसित हुई थी, समय के साथ कई संस्करणों में विकसित हुई है। हर नया संस्करण इस भाषा में सुधार, विस्तार और आधुनिक प्रोग्रामिंग आवश्यकताओं के अनुरूप नए फीचर्स को शामिल करता है। यहाँ Fortran के प्रमुख संस्करणों का वर्णन किया गया है:

1. Fortran I (1957):

• परिचय: Fortran का पहला संस्करण, जिसे 1957 में IBM द्वारा विकसित किया गया था। इसे वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग गणनाओं के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया था।
• मुख्य विशेषताएँ: इस संस्करण में बेसिक गणितीय ऑपरेशन्स, सरल I/O और loops जैसी संरचनाएँ शामिल थीं। यह पहला उच्च-स्तरीय प्रोग्रामिंग भाषा संस्करण था जो व्यापक रूप से स्वीकार किया गया।

2. Fortran II (1958):

• परिचय: Fortran I के तुरंत बाद आया Fortran II, जिसमें Fortran I की कमियों को दूर किया गया और नई सुविधाएँ जोड़ी गईं।
• मुख्य विशेषताएँ: इस संस्करण में subroutines और functions का समर्थन शामिल था, जिससे बड़े और अधिक जटिल प्रोग्रामों का निर्माण संभव हुआ।

3. Fortran IV (1962):

• परिचय: Fortran IV को वैज्ञानिक और तकनीकी गणनाओं की जरूरतों को ध्यान में रखते हुए डिज़ाइन किया गया था।
• मुख्य विशेषताएँ: इस संस्करण में डेटा टाइप्स का विस्तार हुआ, और कंपाइलर कोड ऑप्टिमाइजेशन की क्षमता को जोड़ा गया। यह संस्करण 1966 में ANSI द्वारा मानकीकृत किया गया।

4. Fortran 66 (1966):

• परिचय: Fortran 66 पहला Fortran संस्करण था जिसे ANSI (American National Standards Institute) द्वारा मानकीकृत किया गया।
• मुख्य विशेषताएँ: इसने Fortran IV की विशेषताओं को मानकीकृत किया और विभिन्न कंपाइलरों के बीच अनुकूलता में सुधार किया।

5. Fortran 77 (1978):

• परिचय: Fortran 77 ने इस भाषा में कई महत्वपूर्ण सुधार और विस्तार किए।
• मुख्य विशेषताएँ: इसमें IF-ELSE स्टेटमेंट्स, CHARACTER डेटा टाइप, और DO loop के enhancements शामिल थे। यह संस्करण Fortran की सबसे लोकप्रिय और व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली मानक बनी रही।

6. Fortran 90 (1991):

• परिचय: Fortran 90 ने Fortran भाषा में एक प्रमुख बदलाव किया, जिसमें आधुनिक प्रोग्रामिंग सिद्धांतों को शामिल किया गया।
• मुख्य विशेषताएँ: इस संस्करण में array programming, modular programming, recursion, और dynamic memory allocation जैसी सुविधाएँ शामिल थीं। इसके अलावा, नए सिंटैक्स और संरचनात्मक सुधारों ने इसे अधिक लचीला और शक्तिशाली बनाया।

7. Fortran 95 (1997):

• परिचय: Fortran 95, Fortran 90 का एक सुधारित संस्करण था, जिसमें कुछ नई सुविधाएँ और मानक संशोधन शामिल थे।
• मुख्य विशेषताएँ: इसमें FORALL और WHERE constructs जैसी नई सुविधाएँ जोड़ी गईं, जो array processing को और अधिक कुशल बनाती हैं। इसके अलावा, कुछ पुराने फीचर्स को ‘obsolescent’ घोषित किया गया।

8. Fortran 2003 (2004):

• परिचय: Fortran 2003 एक महत्वपूर्ण उन्नयन था, जिसने Fortran में object-oriented programming (OOP) की सुविधाएँ जोड़ी।
• मुख्य विशेषताएँ: इस संस्करण में inheritance, polymorphism, और dynamic type allocation जैसी OOP सुविधाएँ शामिल थीं। इसके अलावा, C language के साथ इंटरऑपरेबिलिटी के लिए भी समर्थन जोड़ा गया।

9. Fortran 2008 (2010):

• परिचय: Fortran 2008 ने Fortran भाषा में अधिक आधुनिक सुविधाओं को जोड़ा।
• मुख्य विशेषताएँ: इसमें coarrays के माध्यम से parallel programming को सरल किया गया, साथ ही submodules का परिचय दिया गया, जो बड़े प्रोग्राम्स के मॉड्यूलराइजेशन में मदद करता है।

10. Fortran 2018 (2018):

• परिचय: Fortran 2018, Fortran का नवीनतम संस्करण है, जो मौजूदा सुविधाओं को विस्तार और सुधार प्रदान करता है।
• मुख्य विशेषताएँ: इस संस्करण में parallel processing के लिए और अधिक समर्थित फीचर्स, जैसे events और atomic operations, जोड़े गए। यह संस्करण Fortran को आधुनिक उच्च-स्तरीय प्रोग्रामिंग आवश्यकताओं के अनुरूप बनाता है।