Principios de Computadoras II

Transcripción

1 Departamento de Ingeniería Electrónica y Computadoras Ing. Ricardo Coppo

2 Qué es una computadora? Una computadora es una máquina digital y sincrónica con capacidad de cálculo numérico y lógico controlada por un programa almacenado con posibilidad de comunicación con el mundo exterior. 2

3 Estructura de la computadora Son controlados por programas o secuencias de instrucciones almacenados en su memoria. Procesador Entradas (input) Salidas (output) 3

4 Componentes Principales CPU UC ALU Registros Memoria Principal Bus o Canal Entradas Dispositivos de Entrada Memoria Secundaria Dispositivos de Salida Salidas 4

5 Ciclo de instrucción básico 1. Buscar la siguiente instrucción en la memoria principal 2. Decodificar la instrucción para conocer su tipo 3. Ejecutar la operación 4. Calcular la dirección de la próxima instrucción. 5. Volver al paso 1. Fetch Decode Execute Next 5

6 Niveles de abstracción Para poder estudiar sistemas electrónicos tan complejos es necesario crear capas o niveles de abstracción. La abstracción es una poderosa herramienta de diseño y de análisis de sistemas. Jerarquiza el sistema en componentes de complejidad lógica aceptable. 6

7 Ejemplo de abstracción A nivel mundial se puede estudiar fenómenos meteorológicos La capa de ozono En un nivel menor se puede analizar fenómenos regionales Producción triguera 7

8 Ejemplo de abstracción A un nivel de mayor detalle se pueden estudiar actividades industriales Contaminación en la ría En una escala de aún mas detalle se analizan los problemas municipales. Construcciones sin permiso 8

9 Lenguajes, niveles y máquinas virtuales Nivel 4 Nivel 3 Los sistemas complejos se pueden estudiar combinando lenguajes cada vez mas abstractos que se traducen a los de un nivel inferior Nivel 2 Nivel 1 Nivel 0 En cada nivel se define un lenguaje y máquina virtual En los niveles superiores los lenguajes se acercan a los utilizados por el hombre. Los lenguajes del nivel inferior pueden ser señales, corrientes electrónicas, etc. 9

10 Estructura multinivel El ingeniero electrónico estudia exhaustivamente los tres primeros niveles de abstracción (Niveles 0 a 2). El término hardware se refiere al estudio de los niveles 0 y 1. El término software se refiere a los niveles de abstracción superior L4 Orientación a Objetos L3 Programa Pascal L2 - Ensamblador L1 - Componentes L0 Lógica digital 10

11 L0 Lógica digital Los componentes electrónicos se interconectan de acuerdo a un circuito esquemático. El circuito representa un lenguaje gráfico que es implementado o traducido para obtener un circuito 11

12 L1 - Componentes El siguiente nivel de abstracción son los circuitos que se representan con un lenguaje de diagramas en bloque interconectados 12

13 L2 - Assembler Encabezamiento del programa Directivas para el traductor Etiquetas Cada línea de programa corresponde a una instrucción del hardware Instrucciones Comentarios 13

14 L3 Lenguaje de programación estructurado 1. Leer el valor de radio del teclado (x) 2. Calcular area = π * x * x 3. Imprimir (o mostrar en pantalla) el valor de area 4. Parar program Circle (input, output); const PI = 3.14; var radio, superficie : real; begin writeln( Ingresar el radio: ); readln( radio ); superficie := PI * radio * radio; writeln( La superficie es :, superficie ); readln; end. 14

15 L4 Programación Orientado a Objetos Los componentes del programa modelan a los objetos de la vida real. Los objetos son de un determinado tipo o clase. La clase describe sus atributos o propiedades. Los objetos intercambian mensajes entre si y esto constituye un nuevo paradigma de programación. Java es orientado a objetos desde su concepción 15

16 L5 Lenguajes de alto nivel de abstracción Los niveles más altos de abstracción se basan en los conceptos matemáticos La resolución de problemas se hace con total independencia de la computadora y de su software. Los problemas resueltos en este lenguaje luego se implementan en algún tipo de dispositivo. Un nivel de abstracción similar es la de representación gráfica o visual 16

17 Traductores, Compiladores e Intérpretes Traducir un lenguaje es convertir las sentencias de un lenguaje en las de otro Compilar un lenguaje es realizar toda la traducción antes de la ejecución de los comandos Interpretar un lenguaje es repetir en forma cíclica la operación de traducción y de ejecución 17

18 Programas compilados El proceso de compilación genera un programa ejecutable solamente apto para la plataforma elegida La especialización permite obtener programas muy rápidas y eficientes en el uso de la CPU. Si bien los programas no son portables a otra plataforma, se puede compilar reiteradas veces. (Sujeto a la existencia de las herramientas y bibliotecas adecuadas) 18

19 Compilación y generación del ejecutable Código Fuente Compilador Código objeto Vinculador (Linker) Código ejecutable Código Fuente Compilador Código objeto 19

20 Programas interpretados Requieren del intérprete o máquina virtual para su ejecución. No hacen un uso eficiente de la CPU. Son muy portables, basta disponer del intérprete en la nueva plataforma y todas las aplicaciones funcionan sin cambios Muy aptas en entornos de red (donde la eficiencia del procesador queda limitada por la velocidad de la red) 20

21 Programas interpretados Código Fuente Intérprete Ejecución 21

22 Tecnología Java Es un lenguaje de programación Permite expresar programas en el paradigma orientado a objetos, es decir mediante abstracciones de más alto nivel que la del hardware subyacente y la de los lenguajes del paradigma imperativo como C, Pascal, Fortran Es una plataforma tecnológica Brinda abstracciones que permite escribir programas en forma independiente al sistema operativo y a la máquina sobre la que se ejecutan 22

23 Tecnología Java Propiedades de Java como lenguaje Orientado a objetos Aplicaciones altamente portables Independiente del hardware Admite programación multitarea Aplicable a la programación de redes Versiones para dispositivos portátiles 23

24 Programas interpretados en Java Archivos ByteCode Archivos.java Compilador java Archivos.class Archivos Fuente Archivos.jar Biblioteca de soporte Intérprete Java (JVM) Ejecución programa 24

25 Tecnología Java Propiedades de Java como plataforma tecnológico La plataforma Java es un entorno exclusivamente de software. Es independiente del hardware y del sistema operativo Está conformado por dos partes: Una máquina virtual (JVM) Una API (Application Interface) MiPrimerPrograma.java API JVM Máquina Virtual Java Plataforma HW y S.Op. 25

26 Distribuciones de Java Ejecución de programas JRE Java Runtime Enviornment Desarrollo de aplicaciones Java SE (JDK, J2SE) Standard Edition J2EE Java 2 Enterprise Edition JME Java Micro Edition No todos los JVM son desarrollados por SUN 26

27 Plataforma Java 27

28 Mi Primer Programa Comentario de varias líneas Comentario de final de línea Operación de escritura en terminal El procedimiento main es el primero que invoca el intérprete 28

29 El entorno de desarrollo (IDE) 29

30 Conceptos de Ingeniería del Software La necesidad de crear productos de software condujo a la necesidad de cierta disciplina en el desarrollo de los proyectos. Muchos fracasos de programación se debieron a errores de software. La ingeniería del software estudia métodos y técnicas de desarrollo de software 30

31 El software como producto Requerimiento Inicial Especificación de requisitos Código Fuente Manual de Referencia (programador) Procedimiento de prueba Manual de usuario Código Ejecutable Archivos de ayuda Producto final Implementación 31

32 El proyecto de software Se refiere a las etapas o tareas que se deben realizar para obtener un producto de software También es conocido como el proceso de desarrollo del software Se caracteriza por un paradigma de desarrollo también conocido como ciclo de vida. 32

33 Ciclo de vida tradicional Planteo del problema Modelo en cascada Especificación Diseño Implementación Prueba y mantenimento 33

34 Etapas en la construcción de programas Etapa Requerimiento Análisis Diseño Implementación Mantenimiento y modificación Tarea principal El usuario describe el problema en forma informal y en forma incompleta. Expresa opiniones sobre cómo desea obtener la solución. Faltan detalles El analista /programador describe QUE es lo el programa debe hacer. Se describe la solución sin tomar decisiones sobre la plataforma (hardware) o el software. En ingeniería frecuentemente describe una solución matemática del problema Se define el COMO se obtiene la solución. Se puede usar seudocódigo, diagramas de flujo, diagramas en bloque, entre otras herramientas para facilitar la tarea de programación siguiente Programación del código fuente en el lenguaje de programación elegido y generación del ejecutable El usuario final pide modificaciones y se corrigen fallas para generar nuevas versiones 34

35 Estadísticas Un buen proyecto requiere: 40% - Especificación y diseño Asignar tiempo suficiente a esta tarea mejora la calidad del producto y simplifica los pasos siguientes 20% - Implementación En esta etapa incide el lenguaje de programación y las técnicas de desarrollo de programa. 40% - Prueba y aceptación Verificación de las especificaciones y aceptación del cliente. 35

36 Departamento de Ingeniería Electrónica y Computadoras Ing. Ricardo Coppo