sábado, 4 de octubre de 2014

Los programas informáticos - 1 de 2



1.1 ¿Qué es un programa?

Un programa de ordenador es una secuencia de instrucciones que el ordenador debe seguir para realizar una tarea. Habitualmente, aunque no obligatoriamente, estas instrucciones se aplican sobre un conjunto de datos que sirven como entrada para el programa, y produce como resultado otra serie de datos que se derivan de los primeros al aplicar sobre los datos de entrada las instrucciones.

Debido a las capacidades de los actuales microprocesadores digitales, absolutamente todos los datos se representan de forma numérica y digital. Aunque esto pueda parecer inicialmente una limitación es en realidad la causa de la enorme flexibilidad y poder de las modernas computadoras.

1.2 ¿Qué es un lenguaje de programación?


Como los lenguajes humanos, los lenguajes de programación son herramientas de comunicación, pero al contrario que los lenguajes corrientes como el inglés o el chino, los destinatarios de los lenguajes de programación no son sólo humanos sino también los ordenadores.

El propósito general de un lenguaje de programación es permitir a un ser humano (el programador) traducir la idea de un programa en una secuencia de instrucciones que el ordenador sea capaz de ejecutar.

1.3 Las cuatro patas de la programación


Las cuatro patas de la programación son:

Los datos, Los bucles, Las bifurcaciones, Las funciones




Los datos que almacena un ordenador son siempre números. Incluso las letras almacenadas en un ordenador se almacenan como números; en este caso los números codifican una letra (por ejemplo, la letra "a" es el número 97 en la codificación ASCII).

Los datos se pueden almacenar ordenadamente como:

Datos individuales
Vectores
Matrices
Hipermatrices

Jugando con estos números se consiguen hacer los programas. Las herramientas de las que disponen los lenguajes de programación para jugar con los datos son los bucles y las bifurcaciones, con quienes se controla el flujo del programa.

Por último hay que destacar que la programación exige orden. El orden se consigue separando las distintas subrutinas que componen el programa y esto se consigue mediante las funciones. El conjunto de las distintas funciones y subrutinas conforman el programa.



1.4 Lenguajes de programación


Existe una cantidad gigantesca de lenguajes de programación distintos (incluidos muchos dialectos), y muchas formas de clasificarlos. A continuación se verán algunas de las más importantes y se nombrarán algunos de los lenguajes más populares, o importantes, en cada una de las categorías.

1.4.1 Lenguajes de alto y bajo nivel

Esta clasificación divide a los lenguajes según la proximidad de las instrucciones que emplea el programador a las instrucciones que físicamente emplea el procesador de una computadora. Estas últimas son en general muy sencillas y tienen un valor numérico que las define. Aunque es posible crear un programa empleando directamente estos valores numéricos, en cuanto un programa alcanza unas pocas decenas de instrucciones comienza a ser completamente inmanejable.

Para facilitar el trabajo de los programadores todos los fabricantes de CPU crean lenguajes específicos para las instrucciones que soportan sus microprocesadores, sustituyendo los valores numéricos de las instrucciones por un pequeño identificador o mnemónico. Por ejemplo, los procesadores de Intel o AMD que encontramos en los PC comparten las instrucciones y el lenguaje de ensamblador, pero no así el procesador de una SONY Play Station que es distinto a los otros dos mencionados y requiere de otro lenguaje de ensamblador.

Debido a la cercanía con las instrucciones básicas, los lenguajes de ensamblador se consideran lenguajes de bajo nivel. Los lenguajes de alto nivel por el contrario abstraen al programador de las instrucciones, mediante el uso de expresiones más cercanas al lenguaje natural y/o a las matemáticas. Como botón de muestra compare estos ejemplos escritos en lenguaje ensamblador y con Matlab para realizar la misma operación:



1.4.2 Lenguajes imperativos y funcionales


En los lenguajes de programación imperativos los programas se dividen claramente en  datos y código, siendo este último el encargado de manipular los datos de forma explícita. Suelen basarse, por lo tanto, en la manipulación de variables a las que el programa les va asignado valores específicos.

En los lenguajes funcionales, por el contrario, se diluye en cierta medida la diferencia entre código y datos al poder asignar bloques de código a variables.

Compárese una función para calcular el factorial en el lenguaje Scheme (funcional) y en Matlab (imperativo), se puede comprobar que en el caso de Matlab existen variables a las que se le asignan valores directamente (mediante el operador de asignación =) y la inexistencia del mismo en Scheme.



Algunos lenguajes funcionales son Lisp, Scheme, OCaml, Haskell, etc.

Entre los lenguajes imperativos encontramos Matlab, C, C++, Pascal, Java, Basic, Fortran, etc.

1.4.3 Lenguajes interpretados y compilados


El código de un programa suele escribirse en uno o varios ficheros de texto. Este código que es interpretable por un humano (o al menos debiera serlo) no puede ser ejecutado directamente por el computador. 

En los lenguajes interpretados, existe un programa llamado intérprete que lee las líneas de código y las ejecuta inmediatamente. Muchos intérpretes admiten dos modos de empleo: interactivo y de script. En el primer caso, el intérprete muestra un símbolo y se queda esperando a que el usuario introduzca las líneas a ejecutar una a una, ejecutándolas inmediatamente. En el segundo, el usuario proporciona uno o más ficheros al intérprete que ejecutará todas las líneas una tras otra. Matlab es un lenguaje interpretado que admite estas dos formas de ejecución, la primera se realiza escribiendo el código a ejecutar en la ventana de comandos, mientras que la segunda forma es la que se lleva a cabo al emplear ficheros .m. En cambio Visual Basic, que también es un lenguaje interpretado, sólo admite la segunda forma.

Aunque los lenguajes interpretados suelen ser relativamente sencillos de emplear y son muy flexibles, no suelen ser muy eficientes, ya que se mezcla la tarea de interpretación y proceso del código con la ejecución de este código. Para evitar este problema y que los programas puedan aprovechar completamente los recursos de un ordenador, el código de un programa puede ser convertido de forma completa en código binario que el procesador pueda ejecutar directamente. Este proceso se denomina compilación y se emplea en lenguajes que requieran un gran rendimiento como C++.

Además se han desarrollado algunos lenguajes, en particular Java y C#, que en lugar de compilar el código a la forma binaria que emplea el procesador concreto de una determinada arquitectura, se compila en un código intermedio no ejecutable directamente. Posteriormente, este código intermedio se traduce a instrucciones que el procesador puede ejecutar directamente antes de ser ejecutado. Este sistema permite ejecutar programas en cualquier procesador aunque tenga distintas instrucciones siempre que exista el programa que sea capaz de traducir las instrucciones intermedias.

En cualquier caso esta flexibilidad tiene un precio, ya que el rendimiento de un programa escrito en uno de estos lenguajes siempre es menor que el de un programa compilado. No obstante, lenguajes con la versatilidad de interpretación como la que presenta Java, resultan particularmente interesantes para aplicaciones en Internet, donde van a interactuar distintos procesadores a través de la red.



Sabios, espero que esta info les sea de utilidad!








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