Introducción JUAN CARLOS CONDE RAMÍREZ INTRODUCTION TO PROGRAMMING

Transcripción

1 Introducción JUAN CARLOS CONDE RAMÍREZ INTRODUCTION TO PROGRAMMING

2 Objetivos Reconocer la importancia de la Programación por Computadora. Aprender acerca de la evolución de la computadora. Explorar los componentes de Hardware y Software de un sistema computacional. Aprender acerca del lenguaje de una computadora. Aprender acerca de la evolución de los lenguajes de programación. Descubrir qué es un compilador y cuál es su función. Conocer las características básicas del lenguaje de programación C++ FCC-BUAP 2

3 Motivación FCC-BUAP 3

4 Debería ser obligatorio, para ser ciudadano de este planeta, leer y escribir código Will.I.Am FCC-BUAP 4

5 Los programadores del mañana son los magos del futuro Gabe Newell FCC-BUAP 5

6 [saber programar] Creo que es maravilloso. Es lo más parecido a tener superpoderes Drew Houston FCC-BUAP 6

7 Todo el mundo en este país debería aprender a programar una computadora Porque esto te enseña a pensar. Steve Jobs FCC-BUAP 7

8 No tienes que ser un genio para saber programar. Necesitas determinación. [alguien que sabe programar] FCC-BUAP 8

9 Video URL FCC-BUAP 9

10 Opiniones FCC-BUAP 10

11 Desarrollo Histórico FCC-BUAP 11

12 Importancia I Términos como Internet, que fueron tan poco familiares hasta hace casi 20 años, son ahora comunes. Hoy en día estudiantes de primaria navegan en Internet y usan computadoras para diseñar sus proyectos de clase. De hecho, muchas personas utilizan el Internet para buscar información y comunicarse con otros. FCC-BUAP 12

13 Importancia II Sin Software, una computadora es INSERVIBLE. Y el Software se desarrolla empleando lenguajes de programación. El lenguaje de programación C++ es especialmente adecuado para desarrollar Software que desempeñe tareas específicas. Antes de comenzar a programar, resulta útil conocer y comprender algo de terminología básica y los diferentes componentes de una computadora. FCC-BUAP 13

14 Historia de las Computadoras I Nombre: ABACO Propósito: Primer dispositivo para realizar cálculos; sumas y restas. Lugar y Fecha: Inventado en Asia pero utilizado en la antigua Babilonia, China y en toda Europa a finales de la edad media. FCC-BUAP 14

15 Historia de las Computadoras II Nombre: PASCALINA Propósito: Dispositivo para realizar cálculos con 8 discos movibles para calcular sumas y restas de hasta 8 cifras largas. Lugar y Fecha: Inventado por el filosofo y matemático francés Blaise Pascal en FCC-BUAP 15

16 Historia de las Computadoras III Nombre: LEIBNITIANA Propósito: Dispositivo para sumar, restar, multiplicar y dividir. Lugar y Fecha: Inventado por el alemán Gottfried von Leibniz en el siglo XVII. FCC-BUAP 16

17 Historia de las Computadoras IV Nombre: EL TELAR DE JACQUARD Propósito: Se descubrió que las instrucciones para los telares podían ser almacenadas en tarjetas perforadas e introducidas en los telares. El movimiento secuencial de las tarjetas a través del telar permitía que las agujas tomaran los hilos del color y textura correctos. Lugar y Fecha: Inventado por el tejedor francés Joseph Jacquard en FCC-BUAP 17

18 Historia de las Computadoras V Nombre: MAQUINA DIFERENCIAL y MÁQUINA ANALÍTICA Propósito: La Máquina Diferencial podía hacer operaciones complejas tal como elevar números al cuadrado de forma automática. Quedándose en fase de prototipo. La Máquina Analítica incluía un dispositivo de entrada, almacenamiento de datos, una unidad de control y dispositivos de salida. Quedándose en fase de diseño. Lugar y Fecha: Inventado por el matemático y físico inglés Charles Babbage a mediados de FCC-BUAP 18

19 Historia de las Computadoras V Ada Augusta Condesa de Lovelace [Considerada la primera programadora de la historia.] FCC-BUAP 19

20 Historia de las Computadoras VI Nombre: LA MÁQUINA DE HOLLERITH Propósito: Tabular de forma precisa datos de censos de Estados Unidos. Primera máquina en funcionar con electricidad y uso de tarjetas perforadas para almacenar datos. Lugar y Fecha: Inventado por Herman Hollerith a finales del siglo XIX, quien debido al éxito se su máquina fundó la Tabulating Machine Company, que más tarde llego a ser la corporación de computadoras y tecnología conocida como IBM. FCC-BUAP 20

21 Historia de las Computadoras VII Nombre: MARK I Características: Primera máquina-computadora de 52 pies de largo, 50 toneladas, 750,000 partes y que usaba tarjetas perforadas Lugar y Fecha: Construida por IBM en colaboración con la Universidad de Harvard bajo el liderazgo de Howard Aiken, en FCC-BUAP 21

22 Historia de las Computadoras VIII Nombre: ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) Características: Contenía 18,000 tubos de vacío y pesaba 30 toneladas. Lugar y Fecha: Construida en la Universidad de Pensilvania en FCC-BUAP 22

23 Arquitectura de von Neumann A finales de los 40 s, John vom Neumann estableció las Reglas de Diseño que usan las computadoras que hoy en día conocemos. Equipamiento de Entrada/Salida Unidad Aritmética y Lógica Unidad de Control Memoria Principal Estos componentes hicieron posible el almacenamiento de datos e instrucciones de programación en el mismo espacio de memoria. FCC-BUAP 23

24 Historia de las Computadoras IX Nombre: UNIVAC (UNIversal Automatic Computer) Características: Primera computadora comercial de uso no militar, con kg de peso y 5000 tubos de vacío, tenía un reloj interno a 2.25 Mhz de frecuencia y memorias de mercurio. Lugar y Fecha: Construida por J. Presper Eckert y John William Mauchly en Estados Unidos en FCC-BUAP 24

25 Avances Tecnológicos I En 1956, la invención de los transistores resultó en computadoras más pequeñas, más rápidas, más confiables y con mejor aprovechamiento de la energía. Esta era también marco el surgimiento de la industria de desarrollo de Software, con la introducción de lenguajes como FORTRAN y COBOL, dos recientes lenguajes de programación. Para el siguiente gran avance tecnológico, los transistores fueron reemplazados por pequeños circuitos integrados o chips ; más pequeños y baratos que los transistores, pero que podían contener miles de circuitos. Esto le permitió a la computación una tremenda velocidad de procesamiento. FCC-BUAP 25

26 Avances Tecnológicos II En 1970, fue inventado el microprocesador (sobre un solo chip). En 1977, Stephen Wozniak y Steven Jobs construyen la primera computadora Apple en su garaje. En 1981, IBM introduce su computadora personal (PC). En los 80 s, clones de IBM hacen más accesible la PC. En los 90 s, personas de varios sectores fueron capaces de conseguir una. FCC-BUAP 26

27 Avances Tecnológicos III Hoy en día, las computadoras son poderosas, fiables y fáciles de usar; aceptan comandos de voz e imitan el razonamiento humano a través de la Inteligencia Artificial (IA). Por ejemplo: a. Sistemas expertos que asisten a doctores realizando diagnósticos. b. Aplicaciones móviles que son indispensables para la vida diaria. c. Utilizando dispositivos móviles, los conductores de vehículos tienen acceso a Satélites de Posicionamiento Global (GPS) d. Teléfonos inteligentes que permiten revisar s, hacer reservaciones en aerolíneas, revisar disponibilidad de lugares, acceder a cuentas bancarias, etc. FCC-BUAP 27

28 Lenguaje de una Computadora FCC-BUAP 28

29 Conceptos de Software I Software. Programas escritos para desempeñar una tarea específica (por ejemplo: procesadores de textos). El software está escrito en algún leguaje de programación y se dividen en dos tipos: Programas de Sistema y Programas de Aplicación. Programas del Sistema. Se encargan de controlar a la computadora. El programa de sistema que se carga primero al encender una computadora se llama Sistema Operativo (SO). Programas de Aplicación. Realizan una tarea especifica. Procesadores de texto, hojas de cálculo y juegos son algunos ejemplos. El SO es el programa que ejecuta estos programas de aplicación. FCC-BUAP 29

30 Conceptos de Software II Sistema Operativo. Monitorea toda la actividad de una computadora y proporciona servicios. Algunos de estos servicios incluyen manejo de: memoria, actividad de entrada/salida y almacenamiento. FCC-BUAP 30

31 Señales eléctricas I Dado que una computadora es un aparato electrónico, señales eléctricas son utilizadas para procesar la información dentro de esta. Existen dos tipos de señales eléctricas: Análogas. Señales continuas con formas ondulares para representar cosas tales como sonidos. Digitales. Señales que sólo toman valores de 0s y 1s para representar información. 0 representa bajo voltaje y 1 representa alto voltaje FCC-BUAP 31

32 Señales eléctricas II Las señales digitales son mejores transportadoras de información que las señales análogas, además de que pueden ser COPIADAS de un dispositivo a otro con precisión exacta. Por ejemplo: Si alguna vez realizaste una copia de una cinta de audio, la calidad del sonido decrece y por lo tanto no es tan buena como la de la original. Por otro lado, cuando copias un CD, la copia es tan buena como la original. Esto dado que las computadoras utilizan señales digitales. FCC-BUAP 32

33 Señales eléctricas III FCC-BUAP 33

34 Lenguaje Binario I El lenguaje de una computadora, llamado lenguaje de máquina, es una secuencia de 1s y 0s. Los dígitos 1 o 0 se conocen como dígitos binarios o bits (Bit - Binary digit ). A veces a la secuencia de 0s y 1s se le refiere como código binario o número binario. 1 Bit = 1 digito binario (0 o 1) FCC-BUAP 34

35 Lenguaje Binario II Se pueden obtener un NÚMERO determinado de combinaciones o ESTADOS, dependiendo del número de bits que se manejen. Por ejemplo Bits: 1 Estados: 2 Bits: 2 Estados: 4 FCC-BUAP 35

36 Lenguaje Binario III A la secuencia de ocho bits se le conoce como byte. Por lo que: 2 10 bytes = 1024 bytes = 1 kilobyte (kb) Cuántos bits hay en 1 kb? FCC-BUAP 36

37 Unidades Binarias FCC-BUAP 37

38 Representación de datos I Toda letra, número o símbolo especial (tales como * o {) presentes en el teclado de cualquier computadora está codificado como una secuencia de bits, cada uno con una representación única. El esquema de codificación más comúnmente usado en computadoras personales es el esquema de siete-bits (seven-bit) American Standard Code for Information Interchange (ASCII). El conjunto de datos ASCII consta de 128 caracteres (2 7 ) enumerados del 0 al 127. En este esquema, la letra A está codificada con el número binario ; de hecho A es el 66º carácter dentro del conjunto de datos ASCII por lo que su posición es la 65. FCC-BUAP 38

39 Representación de datos II Dentro de una computadora, cada caracter es presentado como una secuencia de ocho bits, es decir, un byte. Por lo tanto, la representación de ocho dígitos binarios para 65 es Nótese que se ha agregado un 0 a la izquierda de la representación de siete dígitos binarios. ASCII es un código de siete bits. Por lo tanto, para representar cada caracter ASCII dentro de una computadora es necesario convertir su representación de siete bits a una representación de ocho bits. FCC-BUAP 39

40 Lenguajes de Programación: evolución I El lenguaje más básico de una computadora, el lenguaje de máquina, proporciona instrucciones de programa en bits. Aunque la mayoría de computadoras realizan las mismas clases de operaciones, los diseñadores de computadoras pueden elegir diferentes conjuntos de códigos binarios para realizar dichas operaciones. Por lo tanto, el lenguaje de máquina de una computadora no necesariamente es el mismo que el lenguaje de máquina de otra. FCC-BUAP 40

41 Lenguajes de Programación: evolución II Las primeras computadoras fueron programadas en lenguaje de máquina. Para entender cómo tenían que ser escritas las instrucciones, considera la siguiente ecuación para calcular el salario semanal: salario = tarifa horas Ahora supón que el código binario representa la carga, representa la multiplicación y representa el almacenamiento. En lenguaje de máquina se necesitaría la siguiente secuencia de instrucciones para calcular el salario semanal: FCC-BUAP 41

42 Lenguaje de Ensamblado I Para representar la ecuación de salario semanal en lenguaje de máquina, el programador tiene que: 1. Recordar todos los códigos en lenguaje de máquina para las diferentes operaciones. 2. Recordar la ubicación de los datos en memoria principal, para su manipulación. Esto por si mismo no sólo es complicado, sino además propenso a errores. Los Lenguajes de Ensamblado fueron desarrollados para hacer el más fácil el trabajo del programador. En lenguaje de ensamblado, una instrucción tiene una forma más fácil de recordarse llamada mnemónico. FCC-BUAP 42

43 Lenguaje de Ensamblado II Ejemplos de instrucciones en Lenguaje de Ensamblado y Lenguaje de Máquina Usando estas instrucciones, puedes re-escribir la ecuación del salario semanal como sigue: LOAD rate MULT hours STOR wages FCC-BUAP 43

44 Lenguaje de Ensamblado III Como se pudo ver, resulta mucho más fácil escribir instrucciones en Lenguaje de Ensamblado que en Lenguaje de Máquina. Sin embargo, una computadora NO puede ejecutar instrucciones en ensamblado directamente. Un programa llamado Ensamblador traduce las instrucciones en Lenguaje de Ensamblado a Lenguaje de Máquina. De aquí que se le conozca como Lenguaje Ensamblador. Aún cambiando de Lenguaje de Máquina a Lenguaje Ensamblador, el programador todavía se ve forzado a pensar en términos de instrucciones de máquina individuales. FCC-BUAP 44

45 Lenguajes de Alto Nivel El siguiente paso para hacer la programación más sencilla fue idear Lenguajes de Alto Nivel, que fueran lo más parecidos al Lenguaje Natural, tal como el Inglés, Francés, Alemán y Español. Basic, FORTRAN, COBOL, Pascal, C, C++, C# y Java son los lenguajes de alto nivel más utilizados y conocidos. En este curso tu aprenderás a programar en C++. En C++, puedes escribir la ecuación del salario semanal como sigue: wages = rate * hours; FCC-BUAP 45

46 Características básicas de C++ Las instrucciones escritas en C++ son mucho más fáciles de entender. Incluso para un usuario novato, el uso de la aritmética le resulta familiar. Así como sucede con el Lenguaje Ensamblador, una computadora no puede ejecutar instrucciones en Lenguaje de Alto Nivel de forma directa Para que las instrucciones en C++ se ejecuten sobre una computadora, primero deben ser traducidas a Lenguaje de Máquina Un compilador, es un programa que traduce instrucciones escritas en un lenguaje de alto nivel a su equivalente en lenguaje de máquina. FCC-BUAP 46

47 Actividades 1. Investigar: En el contexto de computación, qué es un IDE. Cuales son los 5 IDE más utilizados para programar en C++ 2. Visita la URL oculta en el código QR siguiente. i. Inspecciona la página y regístrate. ii. Responde a las siguientes preguntas en tu libreta: Qué es Scratch? Cuál es su propósito? Quién o quienes lo desarrollaron? FCC-BUAP 47

48 Aprender a programar, programar para aprender Mitchel Resnick FCC-BUAP 48