PDF de programación - Bloque II. Elementos del lenguaje de programación Java - 1.Introducción a los lenguajes de programación

Bloque II. Elementos del lenguaje de
programación Java
• 1.Introducción a los lenguajes de programación
• 2. Estructura de un programa
• 3. Datos y expresiones simples
• 4. Instrucciones de control
• 5. Entrada/salida simple
• 6. Arrays, secuencias y tablas

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICAS,
ESTADÍSTICA Y COMPUTACIÓN

© Michael González Harbour y José Luis Montaña

21/sept/09

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Notas:

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1. Introducción a los lenguajes de programación

• El software del sistema. Lenguajes de Programación. Lenguajes de alto y bajo nivel. Ensambladores,

compiladores e intérpretes. Algunos lenguajes de alto nivel. El proceso de compilación.

2. Estructura de un programa

3. Datos y expresiones simples

4. Instrucciones de control

5. Entrada/salida simple

6. Arrays, secuencias y tablas

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1.1 El software del sistema
Es el software básico que se requiere para que el computador sea
utilizable
Incluye:
• un sistema de arranque

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- carga el sistema operativo en la memoria

• un sistema operativo
• soporte para lenguajes de programación
• un entorno de desarrollo
• programas de aplicación

- aplicaciones de propósito general

Las aplicaciones hechas a medida no son “software del sistema”

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Desde el punto de constitución física, el computador es una máquina compuesta de un entramado de
circuitos electrónicos y dispositivos mecánicos de precisión. Sin embargo, el salto de máquina a
computador es posible gracias a lo que constituye el software.
En el momento actual, un computador es un sistema electrónico muy complejo, capaz de realizar a muy
alta velocidad una secuencia de operaciones, de acuerdo con un programa previamente almacenado
en sus elementos de memoria electrónica.
El software del sistema proporciona un entorno que facilita la carga de programas en la memoria
electrónica, así como la creación de programas nuevos.

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Programación del computador
Las instrucciones de un programa son códigos numéricos
almacenados en la memoria del computador
• la programación mediante códigos numéricos se conoce como

lenguaje máquina
• es muy compleja
Por ello se necesitan lenguajes de programación más cercanos a
los programadores
• y herramientas para convertir programas a lenguaje máquina

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Para programar y manejar un computador que aún no ha sido programado sería necesario conocer las
operaciones básicas que puede realizar, así como la forma de codificarlas en la memoria electrónica del
mismo. Esto es lo que se denomina la programación del computador en lenguaje máquina.

En la práctica, el lenguaje máquina resulta muy complicado para las personas. Se consigue una
productividad mucho más alta con lenguajes de programación más cercanos a la persona, llamados
lenguajes de alto nivel. Pero el computador lo único que entiende al final es lenguaje máquina, por los que
se necesitan traductores de lenguajes de programación de alto nivel a lenguaje máquina.

En la sección 1.2 ampliaremos la discusión sobre los lenguajes de programación.

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El sistema operativo
Controla el uso por parte de los programas de aplicación de todos
los recursos del computador: memoria, CPU, unidades de entrada
y salida
Independiza al programa de aplicación del hardware
Proporciona comunicación con otros computadores
Ejemplos de sistemas operativos:
• MS-DOS: monoproceso, sin protección
• Windows 95/98/ME: multiproceso, semi-protegido, un solo

usuario

• UNIX, Linux, Windows NT/2000/XP/Vista: multiproceso,

protegido, múltiples usuarios (según versión)

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El sistema operativo está constituido por una serie de programas que permiten utilizar de una forma
independiente de su estructura los diferentes elementos que constituyen los recursos del computador
(pantalla, teclado, diskettes, discos, impresoras, etc.).

Así, mientras el sistema operativo presente el mismo modelo conceptual al usuario, el manejo de equipos
basados en sistemas electrónicos totalmente diferentes parecerá que es el mismo para el usuario.

Por ejemplo un PC de IBM y uno de otro fabricante se manejan de igual modo y pueden ejecutar los mismos
programas, no porque tengan el mismo diseño electrónico, sino porque el sistema operativo que utilizan
presenta el mismo modelo conceptual (Windows XP).

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Más software del sistema
El entorno de desarrollo de programas suele constar de
• editores de texto
• herramientas CASE para análisis y diseño de programas
• depuradores
• herramientas de control de versiones
Los programas de aplicación son muy variados, dependiendo de
la aplicación concreta del computador:
• procesador de textos
• bases de datos y hojas de cálculo
• navegador de red Internet (“browser”)
• programas de diseño gráfico (CAD), etc.

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El entorno de desarrollo permite la implementación de programas de computador, cubriendo idealmente
todas las fases del ciclo de vida del software. Herramientas características de un entorno de desarrollo son:
• Editor de textos: permiten crear un texto a partir de un teclado. Los caracteres tecleados se añaden

al texto y, además, hay órdenes de control para gestionar la organización del texto. Normalmente
todos los programas se escriben mediante un editor de texto

• Herramientas CASE para análisis y diseño de programas. Son herramientas avanzadas de ingeniería

de software (CASE => Computer-Aided Software Engineering) que facilitan la labor de análisis y
diseño del programa, previa a su codificación en un lenguaje de programación. Si no se dispone de
estas herramientas el diseño puede hacerse manualmente, sobre papel.

• Depuradores: permiten ejecutar un programa en condiciones especiales que permiten su prueba.

Permiten parar el programa en el punto deseado, consultar el estado de sus datos, continuarlo, etc.
• Herramientas de control de versiones. Son imprescindibles para gestionar los cambios incrementales

en proyectos grandes de programación.

Programas de aplicación. Son programas desarrollados para resolver necesidades concretas dentro de
un campo de interés humano que permite al usuario manejar un lenguaje muy próximo al campo especifico
de que se trate. Programas de este tipo son, por ejemplo, los procesadores de texto, hojas de cálculo, bases
de datos, simuladores, etc.

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1.2. Lenguajes de programación
Recordamos que las instrucciones de un programa son códigos
numéricos
Ejemplo de lenguaje máquina para el microprocesador 68000:
suma de dos enteros:

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Dirección Código Binario
$1000
$1002
$1004
$1006
$1008
$100A

0011101000111000
0001001000000000
1101101001111000
0001001000000010
0011000111000101
0001001000000100

Código Ensamblador Alto Nivel
MOVE.W $1200,D5

Z=X+Y

ADD.W $1202,D5

MOVE.W $D5,$1204

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El ejemplo de arriba hace las siguientes operaciones:

• Mueve número que está en la posición de memoria $1200 al registro D5
• Suma el número que está en la posición de memoria $1202 al registro D5
• Mueve el resultado de la suma, contenido en el registro D5, a la posición de memoria $1204

Como puede verse la programación en lenguaje máquina es muy poco entendible para las personas.

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1.3. Lenguajes de alto y bajo nivel
Necesitamos escribir programas en un lenguaje más cómodo para
los humanos
• lenguaje de bajo nivel o ensamblador

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- cada instrucción corresponde a una instrucción de lenguaje

máquina

- es dependiente de la máquina
-

teóricamente más eficientes

• lenguajes de alto nivel

instrucciones más abstractas y avanzadas

-
- son lenguajes independientes de la máquina
- en la práctica, mucho más productivos

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Para hacer accesible la programación de un computador a cualquier persona, existen lenguajes de
programación que tienen como función presentar al usuario el computador de acuerdo con un modelo
abstracto (informático) sencillo e independiente de su estructura electrónica interna:

Los lenguajes tienen dos categorías

• Lenguaje ensamblador o de bajo nivel. Cada instrucción de lenguaje ensamblador se corresponde
con una instrucción de lenguaje máquina, pero en lugar de codificarse mediante números se codifica
mediante símbolos alfanuméricos, más fáciles de recordar. En teoría se puede conseguir más
eficiencia, pues podemos usar toda la potencia ofrecida por la máquina. En la práctica, programar en
lenguaje