Programacion

Lección 2 – Lenguajes de programación

Lenguajes de programación
Introducción
Ya sabemos que un lenguaje de programación es una forma de representar un algoritmo de tal forma que es comprensible tanto para el humano como para el ordenador; con anterioridad se han mostrado algunos ejemplos de algoritmos escritos en el lenguaje FORTRAN (que es el que se utilizará durante el curso), sin embargo,no se han dado detalles sobre la forma en que un ordenador manipula un algoritmo en un lenguaje de programación ni las características de los distintos lenguajes existentes. Antes de explicar todos esos detalles y presentar de una forma más clara las características fundamentales del lenguaje FORTRAN conviene entender, de manera muy básica, la forma en que funcionan los ordenadores electrónicos,cómo representan la información y cómo representan y ejecutan las instrucciones de un algoritmo.

¿Cómo funciona un ordenador electrónico?
En el capítulo anterior se describió de manera muy somera la historia de las máquinas algorítmicas. Vimos cómo durante los siglos XVI, XVII y XVIII hubo varios diseños (e implementaciones) de mecanismos que permitían realizar operaciones aritméticas; talesmecanismos constituyeron un primer paso hacia máquinas multipropósito, como los dispositivos de Babbage que aún eran puramente mecánicos, no electrónicos. A fines del siglo XIX se desarrollaron máquinas parcialmente inspiradas por las ideas de Babbage pero que añadían elementos para introducir información (las famosas tarjetas perforadas) y durante el siglo XX se impuso la utilización de elementoselectromecánicos (relés) y, finalmente, electrónicos (válvulas, transistores y chips) en la construcción de tales máquinas. Durante la Segunda Guerra Mundial ambos bandos dedicaron importantes esfuerzos al desarrollo de máquinas electrónicas que permitieran llevar a cabo cálculos más veloces y decodificar mensajes cifrados; en 1944 John von Neumann, que participaba en el Proyecto Manhattan,percibiendo la importancia que tendrían las computadoras en el desarrollo de armas nucleares escribió un artículo en el que describía una arquitectura, inspirada por las ideas de Babbage, que perdura aún hoy.

Arquitectura Von Neumann
La arquitectura Von Neumann divide el ordenador en cuatro partes principales: 1. Unidad Aritmética (UA). 2. Unidad de Control (UC). 3. Memoria (M). 4. Dispositivos deentrada/salida (E/S). La Unidad Aritmética es la encargada de realizar las operaciones aritméticas básicas y, quizás, funciones más complejas como raíces, logaritmos y funciones trigonométricas. La Unidad de Control controla la ejecución de las operaciones de forma apropiada y dirige el funcionamiento del resto de unidades de tal forma que el trabajo conjunto de todas conduzca a la consecución delas tareas específicas programadas en el sistema. La Unidad de Control realiza las siguientes operaciones: 1. 2. 3. Recupera de memoria la siguiente instrucción a ejecutar. Decodifica la instrucción y determina las acciones que debe llevar a cabo. Envía órdenes a la memoria para recuperar o almacenar datos, a la UA para llevar a cabo operaciones y a los dispositivos de E/S para recibir o envíardatos al usuario.

La Memoria almacena tanto datos numéricos como instrucciones (también codificadas de forma numérica); la Memoria está dividida en celdas, cada una con una dirección única que permite el acceso a su contenido (datos o instrucciones). Por último, los dispositivos de entrada/salida facilitan la interacción de los usuarios con la máquina. Un aspecto interesante de esta descripción esque en ningún momento se hace referencia a cuestiones de índole tecnológica; una máquina electrónica puede implementar una arquitectura Von Neumann de la misma forma que un dispositivo mecánico o una persona (Unidad de Control) con lápiz y papel (memoria) y una calculadora (Unidad Aritmética).

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Memoria

Unidad Aritmética

Unidad de Control...