Introduccin a la ProgramacinTema 1: Conceptos bsicos de
programacinInstituto de Educacin Superior Pedaggico Pblico Gamaniel
Blanco MurilloCARRERA PROFESIONAL: COMPUTACIN E INFORMTICAV
SEMESTRE -2014ProfesorLic. Hctor Lpez SnchezTema 1Introduccin:El
HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera delSoftwareDescripcin
delenguajes de programacinIntroduccin a la ProgramacinLenguaje de
Programacin V01.1Qu es la InformticaInformtica (Del fr.
informatique). 1. f. Conjunto de conocimientos cientficos y tcnicas
que hacen posible el tratamiento automtico de la informacin por
medio de ordenadores. (Extrado del Diccionario de la RAE, 2001)Un
poco de historia...baco 2000 a.c.El sumador de Pascal mediados s.
XVIILa calculadora de G.W. von Leibniz finales s. XVIILa mquina de
diferencias de Babbage s. XIXConcepto de programa externo1945:
Comienzo de la era de la InformticaModelo J. von Neumann:
estructura de la computadora tal y como la conocemos hoy; concepto
de programa internoCoincide con el desarrollo de la electrnica
Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.2Qu es la Informtica
Ms sobre la Historia de la Informtica en el
MIGShttp://www.fdi.ucm.es/migsTema 1Introduccin:El
HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera delSoftwareDescripcin
delenguajes de programacinIntroduccin a la ProgramacinLenguaje de
Programacin V1.3Computadora electrnica 1. f. Mquina electrnica
digital, dotada de una memoria de gran capacidad y de mtodos de
tratamiento de la informacin, capaz de resolver problemas
matemticos y lgicos mediante la utilizacin automtica de programas
informticos.
(Extrado del Diccionario de la RAE, 2001)
Fundamentos de computadores Introduccin a la programacin
Qu es una computadoraHardware (Voz ingl.).1. m. Inform. Conjunto
de los componentes que integran la parte material de una
computadora.Software (Voz ingl.).1. m. Conjunto de programas,
instrucciones y reglas informticas para ejecutar ciertas tareas en
una computadora.Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y
ProgramasIngeniera delSoftwareDescripcin delenguajes de
programacinIntroduccin a la ProgramacinLenguaje de Programacin
V1.4Un poco de hardwareMemoriaDispositivo de salidaDispositivos de
entradaMemoria secundariaRatnTecladoUnidad Centralde
Procesamiento
Carcasa (tipo torre)Unidadde disquetesUnidadde CD-ROMMemoria
principaly Unidad de Disco Duro(ambos dentro)MonitorTema
1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.5Un poco de hardware: el
Modelo Von NeumannUnidad de ControlUnidad Aritmtico-LgicaUnidad
Central de Procesamiento (CPU)Unidad de MemoriaIdeas importantes:Un
programa es una cadena secuencial de instruccionesLas instrucciones
ordenan al ordenador realizar una operacin sobre unos datosLas
instrucciones se ejecutan una tras otra, aunque puede haber
bifurcaciones condicionales (usar un dato para decidir entre dos
instrucciones diferentes por donde continuar)El computador procesa
tanto instrucciones como sus datosLas instrucciones y los datos se
almacenan juntos en memoriaTema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y
ProgramasIngeniera delSoftwareDescripcin delenguajes de
programacinIntroduccin a la ProgramacinLenguaje de Programacin
V1.8Un poco de hardware: la Unidad de Control (UC)Obtiene y
almacena los datos en la UM, obtiene e identifica las instrucciones
del programa de la UM y manda ejecutar las operaciones a la UAL
Registro de Instruccin (RI)DecodificadorUCSecuenciadorContador
de Programa (CP)Operacin Direcciones de 3 operandosTema
1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin VEjecucin de una instruccinLos
pasos del ciclo de instruccin segn Von NeumannLEER
INSTRUCCINDECODIFICARINSTRUCCINCAPTURARDATOSREALIZAROPERACINALMACENARRESULTADOSCALCULARINSTRUCCINSIGUIENTEEl
CP indica la direccin de la celda donde est la instruccin que se
debe copiar al RIEl operando del RI (que puede ser un dato o la
direccin de la celda de un dato) se copia en el BRT(Esto se repite
para todos los operandos de entrada)La direccin de celda de la
siguiente instruccin se copia al CPEl resultado del Acumulador se
copia en la direccin de la celda del resultado, generalmente
indicada en el ltimo operando de la instruccin(Esto se repite para
todos los resultados)Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y
ProgramasIngeniera delSoftwareDescripcin delenguajes de
programacinIntroduccin a la ProgramacinLenguaje de Programacin
V
Ejecucin de una instruccin (cont.)Operacin: SUMA-CELDAS Operando
1: X Operando 2: Y Operando 3: Z
SUMA-CELDAS suma el dato de la primera direccin al de la segunda
y lo guarda en la terceraExplicacin enPIZARRA1.N1.6Un poco de
hardware: la Unidad de Memoria (UM)Almacena las instrucciones y los
datos del programasEl almacn est formado por celdasIdentificadas
unvocamente por su direccinSiempre contienen informacinSe puede
leer o escribir informacin en ellasSelector...
UMRegistro de Direccin (RD)CeldasRegistro de Intercambiode Datos
(RID)Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.12a = (b + c)/(d +
e)Pasossumar b y c, y guardar el resultado en una direccin de
memoria temporal Xsumar d y e, y guardar el resultado en una
direccin de memoria temporal Ydividir el contenido de X por el de Y
y guardar el resultado en la direccin de memoria de aEjemplo de
cdigo mquinacodigoOp direccOp1 direccOp2 direccRes
0000 00001000 00001100 000011100000 00011000 00011100
000111100101 00011110 00001110 00000100
Cdigo de la divisinDirecc. Temporal XDirecc. Temporal YCdigo de
la sumaLenguaje mquinaxyTema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y
ProgramasIngeniera delSoftwareDescripcin delenguajes de
programacinIntroduccin a la ProgramacinLenguaje de Programacin
V1.13Lenguaje mquina (cont.)InconvenientesGrandes posibilidades de
errorPortabilidad: mquina-dependienteNo se puede llevar el programa
a otra mquina porque, entre otras cosas, el repertorio de
instrucciones es distintoTediosoNula capacidad de abstraccinEs muy
complicado formular una solucin a problemas del mundo real con ese
lenguaje tan especfico
Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.14Lenguaje
ensambladorLenguaje simblico con una mnima capacidad de
abstraccinNombres nemotcnicos para los cdigos de operacinNombres
simblicos para las direcciones de memoria
Ejemplo de instruccin de cdigo ensamblador
codigoSimbOp direccSimbOp1, direccSimbOp2, direccSimbRes
Cdigos simblicos de las operacionesSUM = La suma DIV = La
divisin
a = (b + c)/(d + e)
SUM B, C, XSUM D, E, YDIV X, Y, A
Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin VCuestionesCmo entiende la
mquina el lenguaje ensamblador?Si las direcciones de memoria son
simblicas en qu direcciones de memoria se colocan los datos?
Programa ensambladorTraduccin a cdigo binario de cdigos
simblicos de operacinTraduccin de las direcciones simblicas a
direcciones reales de memoriaInconveniente: sigue siendo
dependiente de la mquina
1.15Lenguaje ensamblador (cont.)Cdigo fuente(lenguaje
ensamblador)Programa ensambladorCdigo objeto(lenguaje mquina)Tema
1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.16Lenguajes de alto
nivelLenguaje que permite representar el mecanismo de resolucin de
los problemas usando instrucciones independientemente de la
computadoraCercana conceptual al programadorPascal, C, Java, etc.
son lenguajes de alto nivelCapacidad de abstraccinAbstraccin
procedimental (poder representar operaciones ms complejas como
calcular las races de un polinomio)Abstraccin de datos (poder
representar informacin ms compleja como el estado de una cuenta
bancaria)
Cmo conseguir que la computadora entienda los programas escritos
en lenguajes de alto nivel?IntrpreteAnaliza el programa fuente y lo
ejecuta directamente en la mquinaCompiladorAnaliza el programa
fuente y lo traduce a lenguaje mquinaEj. Turbo Pascal es un
compilador de PascalTema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y
ProgramasIngeniera delSoftwareDescripcin delenguajes de
programacinIntroduccin a la ProgramacinLenguaje de Programacin
V1.17El sistema operativoPrograma bsico encargado de manejar el
hardware y facilitar el trabajo a los dems programas (aplicaciones)
proporcionndoles un conjunto de servicios genricosAsignacin de
tiempos de CPUControl y asignacin racional de los recursos de la
computadoraEjecucin de programasControlar la E/S (ej.,
almacenar/recuperar en/de memoria permanente)Control de errores y
proteccin (ej., monitorizar la ejecucin de un programa)Interfaz con
el usuario...
Sin sistema operativo todo sera mucho ms complicado!Tema
1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.18El sistema operativo
(cont.)Quin ejecuta el sistema operativo?Las computadoras suelen
estar preparadas para, al arrancar, ejecutar un pequeo programa
que, a su vez, se encarga de ejecutar el sistema operativoEn el
caso de los PCs normales, se almacena en memoria un programa
denominado BIOS (Basic Input/Output System), capaz de localizar en
memoria secundaria el programa cargador del sistema operativo
Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.19Aplicaciones de propsito
especficoProgramas que permite en uso de la computadora para la
realizacin de trabajos especficos y que se implantan sobre el
sistema operativoProcesadores de textoHojas de clculoSistemas de
gestin de bases de datosHerramientas de diseo e
ingenieraJuegos...
Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.20La programacin: resolucin
de problemasUn programa es una secuencia de instrucciones con un
propsito concreto que un ordenador puede interpretar y
ejecutarProgramar es resolver problemasConjunto de actividades
implicadas en la descripcin, el desarrollo y la implementacin
eficaz de soluciones algortmicas a problemas bien especificados
Algoritmo 1. m. Conjunto ordenado y finito de operaciones que
permite hallar la solucin de un problema.(Extrado del Diccionario
de la RAE, 22 edicin)
Un algoritmo es, por tanto, una sistemtica que transforma un
estado inicial en un estado finalLa entrada del programa:
PrecondicionesDescripcin del estado inicial (datos y situacin de
partida)La salida del programa: PostcondicionesDescripcin del
estado final (datos y situacin deseada al acabar)Tema
1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.21La programacin: resolucin
de problemas (cont.)Utilizamos los lenguajes de programacin para
expresar los algoritmos de forma que el ordenador los entiendaDe
igual forma, que utilizamos la lengua castellana para expresar
nuestras ideas a otras personasRecuerda: Programar BIEN no es slo
conocer la sintaxis de uno o varios lenguajes de programacin
Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.22El problema del montn de
fichasSupongamos que tenemos un montn de fichas, cada una de las
cuales tiene escrito el nombre de una persona junto con otros datos
personales (fecha de nacimiento, direccin, nmero de telfono). Las
fichas estn ordenadas alfabticamente por el nombre.Creamos una
nueva ficha y deseamos incorporarla al montn existente.Cmo
dividimos el montn original en dos montones, tales que todas las
fichas del primer montn precedan a la nueva en la ordenacin y todas
las del segundo no le precedan, pudiendo estar alguno de los
montones finales vaco?
Cules son las precondiciones?Cules son las postcondiciones?Qu
algoritmos se te ocurren?Qu lenguaje utilizamos para describir todo
lo anterior?
La programacin: resolucin de problemas (cont.)Explicacin
enPIZARRATema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y
ProgramasIngeniera delSoftwareDescripcin delenguajes de
programacinIntroduccin a la ProgramacinLenguaje de Programacin
V1.23AnlisisDiseoImplementacinPruebasMantenimientoEl Ciclo de Vida
del SoftwareTodas las tareas a realizar desde que se concibe un
programa hasta que se deja de utilizar (no slo hasta que se
codifica ni hasta que se instala)Existen distintos modelos del
ciclo de vida software, aunque nosotros estudiaremos el ms simple:
Modelo en Cascada
Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin
VAnlisisDiseoImplementacinPruebasMantenimientoQuiero 3
habitaciones, 2 baos, garaje...Planos, diseo circuito elctrico y de
agua...Se construye la casaSe comprueba la solidez de la
estructura, el funcionamiento de las instalaciones, el
acabado...Algunas reparaciones, se cierra la terraza, se instala
aire acondicionado...CasaQu tiene que hacer exactamente nuestro
programa?Cmo vamos a organizar el programa? Qu partes tendr y cmo
funcionar?Se construye el softwarePonemos a prueba nuestro
programa, incluso en situaciones lmitePequeas modificaciones o
correcciones (parches), actualizaciones, etc...SoftwareQu significa
todo esto?1.N1.25Fases en el desarrollo de una aplicacin
(cont.)AnlisisActividad en la que se analizan y clarifican los
diferentes aspectos del problema que debe ser resuelto por la
aplicacin, con el fin de establecer claramente qu debe ser
construidoEl resultado es, normalmente, un documento de requisitos
software que especifica claramente las funcionalidades de la
aplicacinFuncionalidad = lo que tiene que hacerse (sin saber todava
cmo)Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.26Fases en el desarrollo de
una aplicacin (cont.)Diseo Actividad en la que se decide la
organizacin y la estructura de una aplicacin que satisfaga los
diferentes requisitos establecidos en la fase de anlisisEl
resultado es uno (o varios) documentos de diseo que especifican
claramente cmo construir la aplicacinMientras que el anlisis se
ocupa de qu hay que hacer, el diseo se ocupa de cmo hacerloHay
varias tcnicas de diseo, nosotros estudiaremos una de las ms
bsicas: el diseo funcional
Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.27Fases en el desarrollo de
una aplicacin (cont.)Implementacin Actividad en la que se construye
(codifica) la aplicacin utilizando un lenguaje de programacin
concreto, y siguiendo, las directrices marcadas por los documentos
de diseoSi las actividades anteriores han sido realizadas
correctamente, la fase de implementacin debera ser bastante
trivialLa implementacin se encarga de concretar el diseo teniendo
en cuenta un lenguaje y herramienta de desarrollo concretaTema
1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.28Fases en el desarrollo de
una aplicacin (cont.)Pruebas Actividad en la que se asegura que la
aplicacin construida satisface los requisitos del usuarioSe debe
invertir mucho tiempo en hacer pruebas (mucho ms que en su
implementacin!)Dos pasos diferenciadosVerificacin: Se ajusta la
aplicacin construida a los requisitos establecidos?Validacin:
Resuelve la aplicacin el problema que realmente tena el
usuario?
Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.29Fases en el desarrollo de
una aplicacin (cont.)Mantenimiento Actividad en la que la aplicacin
se modifica para satisfacer cambios o ampliaciones en los
requisitos del usuario, corregir errores, etc.Es la actividad ms
costosa en el desarrollo de software!(Tened en cuenta que hay
programas que estn muchos aos en funcionamiento y lo usan miles de
personas)Estos costes pueden aliviarse si se hacen bien todo lo
anterior
*Otras actividades Confeccin de los manuales de
usuarioPlanificacin y control del proyectoGestin de
versiones...
Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.30Fases en el desarrollo de
una aplicacin (cont.)Este Modelo en Cascada, tan lineal, no suele
aplicarse tal cual en la vida realConviene hacer pruebas desde las
primeras fases de desarrollo, por ejemplo para detectar y corregir
errores prematuros, etc.Los programas suelen construirse en varias
iteraciones (sacando primero una versin bsica, luego otra con ms
funcionalidad aadida, etc.)Cada iteracin es un ciclo completo
(anlisis, diseo, pruebas, etc.), siendo el diseo ms importante en
las primeras y la implementacin ms importante en las ltimasTema
1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.31Lenguajes de programacinUn
lenguaje de programacin puede describirse a tres niveles
distintos:Nivel sintcticoDescripcin de la forma (= sintaxis) de las
instruccionesSuelen utilizarse lenguajes artificiales con mucho
formalismo (= rigor matemtico y lgico)Nivel semnticoDescripcin del
significado (= semntica) de las instruccionesPuede utilizarse
lenguaje natural (espaol, ingls, etc.) o intentar expresarse de
manera ms formal Nivel pragmticoDescripcin de cmo se utilizan las
instruccionesSuelen utilizarse tutoriales y ejemplos de
programas
Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.32Sintaxis de los lenguajes
de programacinConjunto de reglas que especifican y permiten
verificar la correccin formal de las sentencias de un lenguaje
Formalismos utilizados:Notacin BNF (Backus-Naur Form)Notacin
EBNF (Extended Backus-Naur Form)Diagramas sintcticosTodos ellos
pueden expresar la forma de cualquier lenguaje de programacin, slo
hay que elegir el que nos sea cmodoEstos formalismos se usan para
escribir documentacin tcnica que leen quienes quieren conocer con
exactitud un lenguaje
Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.33Notacin BNFTERMINALSmbolo
(ej. una palabra) del lenguaje a definir(se escribe en letras
maysculas)
Smbolo que se define en trminos de otros smbolos (tanto
terminales como no terminales)(se escribe en letras minsculas y
entre )
Regla de produccin Descripcin de un smbolo no terminal como
equivalente a 1) una combinacin de terminales y no terminales, o 2)
al vaco () (Un mismo no terminal puede tener varias reglas de
produccin)
MetasmboloSmbolo propio de la notacin BNF, est reservado y no
puede utilizarse en ningn otro smbolo ::= Equivalencia (lo de la
izquierda equivale a lo de la derecha; es una regla de produccin)
|Alternativa (lo de la izquierda o lo de la derecha)
Tema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.34Sintaxis de los nmeros
enteros positivos en notacin BNF ::= ::= + | ::= | ::= 0 | 1 | 2 |
3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 ::=
Sintaxis de los nmeros reales en notacin BNF?Notacin BNF
(cont.)Recursividad
Que un smbolo aparezca dentro de su propia definicinOJO! Pero
evitando las definiciones circularesExplicacin enPIZARRATema
1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin V1.35Notacin EBNFAade
metasmbolos nuevos y cambia la forma de presentar las
cosasBNFTERMINALMetasmbolo ::=Equivalencia |Alternativa
Recursividad permitidaEBNFterminalNo-terminalMetasmbolo::=
Equivalencia|Alternativa(...)Agrupacin[...]Aparicin
opcional{...}Aparicin 0, 1 o ms veces
Recursividad NO permitida (se suple con {})Si algn smbolo del
lenguaje coincide con un metasmbolo, el smbolo del lenguaje se pone
entre comillas simplesTema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y
ProgramasIngeniera delSoftwareDescripcin delenguajes de
programacinIntroduccin a la ProgramacinLenguaje de Programacin
VSintaxis de los nmeros enteros positivos en notacin EBNF
Numero-entero ::= [Signo] Secuencia-dgitosSigno ::= +
Secuencia-dgitos ::= Dgito {Dgito}Dgito ::= 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
6 | 7 | 8 | 9
Sintaxis de los nmeros reales en notacin EBNF?1.36Notacin EBNF
(cont.)Explicacin enPIZARRATema 1Introduccin:El HardwareLenguajes y
ProgramasIngeniera delSoftwareDescripcin delenguajes de
programacinIntroduccin a la ProgramacinLenguaje de Programacin
V1.37Diagramas sintcticosTERMINALNo TerminalAlternativaAparicin 0,
1 o ms vecesAparicin opcional*En las reglas de produccin el no
terminal de la izquierda se deja sin recuadroTema 1Introduccin:El
HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera delSoftwareDescripcin
delenguajes de programacinIntroduccin a la ProgramacinLenguaje de
Programacin V1.38Diagramas sintcticos (cont.)Sintaxis de los nmeros
enteros positivos en notacin de diagramas sintcticos
Sintaxis de los nmeros reales en notacin de diagramas
sintcticos?
+DgitoDgito1 0 9N entero positivoDgito Explicacin enPIZARRATema
1Introduccin:El HardwareLenguajes y ProgramasIngeniera
delSoftwareDescripcin delenguajes de programacinIntroduccin a la
ProgramacinLenguaje de Programacin VCrticas, dudas,
sugerenciasFederico Peinadowww.federicopeinado.es
1.N39
