Introducción de Software Libre en la Asignatura Informática Básica de la Titulación de Ingeniería Técnica en Informática de Gestión

Transcripción

1 Red Tecnológica para la Introducción de Software Libre en la Asignatura Informática Básica de la Titulación de Ingeniería Técnica en Informática de Gestión José Luis Sánchez Romero Departamento de Tecnología Informática y Computación 06/02/2007 1

2 Introducción En las titulaciones de Informática se ha de ofrecer al alumno una formación integral en los diversos campos de la disciplina. Uno de ellos es el área de Arquitectura y Tecnología de Computadores. Los conocimientos adquiridos dentro de esta área sirven para que el alumno sea capaz de comprender las características de los computadores. Esto le va a permitir obtener de ellos el máximo rendimiento, tanto desde una perspectiva software (programación) como desde un punto de vista hardware (sistema físico). 2

3 Introducción Es fundamental que el alumno/a conozca la estructura básica de un computador (componentes del computador) así como su arquitectura (modo de funcionamiento). Dicho conocimiento no debe circunscribirse al ámbito teórico: se deben realizar suficientes trabajos prácticos para que el alumno/a comprenda la utilidad de tales conocimientos. Para comprender el funcionamiento del computador, es prácticamente imprescindible conocer su lenguaje ensamblador. Un lenguaje ensamblador es un lenguaje que permite programar un computador, es decir, indicarle qué operaciones debe realizar y en qué orden, para obtener determinado resultado. 3

4 Introducción El lenguaje ensamblador de un computador posee ciertas características con respecto a los lenguajes de alto nivel (BASIC, C, Java, etc.): Ensamblador Alto Nivel Específico para cada tipo de computador Genérico para casi cualquier tipo de computador Bastante cercano al lenguaje de la máquina Bastante cercano al lenguaje natural La traducción para que el computador lo entienda es mínima Puede utilizar prácticamente todas las características físicas del computador La traducción para que el computador lo entienda es compleja y larga Puede utilizar sólo algunas características físicas del computador 4

5 Introducción En los primeros cursos, los alumnos/as no poseen conocimientos suficientes como para entender el funcionamiento de computadores complejos. Estas máquinas, además, poseen un lenguaje ensamblador muy rico y flexible y, por ello, de díficil aprendizaje y utilización. Por ello, proponemos la utilización de un simulador de un computador sencillo, programable mediante un lenguaje ensamblador sencillo pero bastante completo. 5

6 La asignatura La herramienta propuesta se utilizará en la asignatura Informática Básica de la Ingeniería Técnica en Informática de Gestión (ITIG), de carácter troncal y duración anual, con 12 créditos (6 de teoría y 6 de práctica). En las titulaciones de Ingeniería Informática (II) y de Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas (ITIS) existen asignaturas homólogas. Aunque están diferenciadas a nivel administrativo, una alta proporción de sus contenidos teóricos y prácticos son similares en las tres asignaturas. Por ello, la herramienta propuesta para Informática Básica de ITIG podría ser utilizada para desarrollar los contenidos prácticos de la misma asignatura en las titulaciones de II e ITIS. 6

7 Características de la herramienta El simulador ECODE-2 en una herramienta software libre desarrollada por un equipo interdepartamental de la Universidad de Granada El objetivo es ayudar al aprendizaje de la estructura y el funcionamiento de los computadores, así como para promover una primera toma de contacto por parte de los alumnos/as de las carreras técnicas con el lenguaje ensamblador. La aplicación pone en práctica los conceptos teóricos relativos al computador elemental CODE-2 (COmputador Didáctico Elemental), igualmente desarrollado por el mismo equipo de la Universidad de Granada. 7

8 Características de la herramienta El computador CODE-2 es de tipo Von Neumann (convencional), con las unidades típicas: entradas, salidas, unidad de control, unidad de procesamiento y memoria de datos e instrucciones. La estructura y el funcionamiento del computador son muy simples, para que el aprendizaje de los alumnos de los primeros cursos sea menos costoso. El ECODE-2 incluye un compilador (traductor) de lenguaje ensamblador para el CODE-2, de modo que se pueden desarrollar programas en dicho lenguaje con cualquier editor. A partir del programa ensamblador, el compilador generará el código máquina directamente inteligible por el CODE-2. 8

9 Características de la herramienta Una vez escrito Interruptores: un programa en lenguaje ensamblador del On/Off Registro de Contenido puerto Puertos de salida CODE-2 y traducido (ensamblado), instrucción (IR) entrada se IP1puede OP1 utilizar y OP2 el Paso a paso simulador para cargar el fichero que contiene el código máquina y ejecutarlo. El simulador ofrece un interfaz gráfico sencillo y, al mismo tiempo, completo. Este es su panel frontal: Flags Contador de programa (PC) Teclado hexadecimal Teclas de órdenes 9

10 Características de la herramienta Esta es la ventana completa del simulador ECODE-2: 10

11 Motivos para la elección de la herramienta La mayoría ya han sido mencionados anteriormente Simplicidad de instalación y utilización. Adecuación a los contenidos de la asignatura. Respaldo de una institución académica. Documentación diversa y completa. Software libre. 11

12 Alternativas disponibles Existen herramientas de características parecidas a la elegida. Entre dichas herramientas, podemos destacar: MaNoTas (Máquina No Tan Sencilla). Desarrollado por nuestro propio departamento. Muy completo, pero de complejidad excesiva para los cursos iniciales. SiMR (Simulador de la Máquina Rudimentaria). Desarrollado por la Universidad Politécnica de Cataluña. Muy parecido al ECODE-2, algo más complejo y completo. El no disponer de suficiente documentación sobre él nos hizo dejarlo como una segunda opción. Máquina Sencilla. Desarrollado por la Universidad de Zaragoza. Simulador sencillo, con el mismo inconveniente de poca información. Màquina senzilla. Desarrollado por la Universitat de Girona. Excesivamente simple (por ejemplo, sólo posee 4 instrucciones). Hay muchos más simuladores, desde muy sencillos hasta otros más complejos. 12

13 Desarrollo de la experiencia Creemos que la experiencia ha sido totalmente satisfactoria. En los últimos meses del curso pasado , la mayor parte de los contenidos prácticos se abordaron utilizando la herramienta. Hemos redactado manuales resumidos de la aplicación y hemos elaborado distintos enunciados y supuestos prácticos que los alumnos/as han debido resolver. Pensamos que con ello hemos colaborado en la adquisición, por parte de los alumnos/as, de una visión global de la estructura y el funcionamiento de un computador sencillo. 13

14 Desarrollo de la experiencia Una vez lograda la implantación de la herramienta en la asignatura, nos hemos planteado seguir utilizándola mientras siga sirviendo de ayuda al proceso de formación de los alumnos/as. En esta línea, hemos elaborado un libro, en parte a petición de los alumnos/as, que consta de ejercicios y problemas de los diversos contenidos de la asignatura. Uno de los capítulos consiste en una serie de ejercicios relativos al computador elemental CODE-2 y a la ejecución de programas para este computador en el simulador ECODE-2. El libro se encuentra actualmente en proceso de impresión por parte del Servicio de Publicaciones de la UA. 14

15 Puntos fuertes: Puntos fuertes y débiles Software libre. Sin restricciones para su utilización y para que el alumno lo instale en su ordenador y pueda continuar su proceso de aprendizaje fuera del horario de clases. Simplicidad de instalación y utilización. Utiliza muy pocos recursos. Respaldo de una institución académica. Se puede solicitar información a la Universidad de Granada sobre cualquier aspecto de la aplicación. Adecuación a los contenidos de la asignatura. Documentación diversa y completa. Uno de los libros de la asignatura explica el computador CODE-2 y el simulador ECODE-2 con detalle. Buena aceptación por parte de los alumnos/as. Consultados éstos sobre la herramienta, el 94% consideran su instalación y manejo muy sencillos o bastante sencillos, y el 89% considera que ha sido muy útil o bastante útil para su formación en el primer curso de la titulación. 15

16 Puntos fuertes y débiles Puntos débiles (es difícil hallarlos): Podríamos señalar que un porcentaje elevado de los alumnos, un 35%, considera que el lenguaje ensamblador es de muy díficil o bastante difícil aprendizaje. Este hecho no está relacionado directa y exclusivamente con la herramienta, sino que hay que tener en cuenta que los lenguajes ensamblador son, en general, más complejos que los lenguajes de alto nivel. 16

17 Introducción de nuevas herramientas de software libre en la asignatura Existen contenidos prácticos de la asignatura en los que, actualmente, se está utilizando software propietario, por lo que estamos estudiando la posibilidad de utilizar software libre que se adapte a dichos contenidos. Por ejemplo, simuladores de circuitos digitales. Se pretende introducir otras herramientas de software, a ser posible libre, para contenidos que actualmente no tienen una correspondencia directa en las prácticas, como es la simplificación de funciones lógicas. En este sentido, se está estudiando la posibilidad de utilizar la herramienta Boole-Deusto. 17

18 Profesores participantes en la red José Luis Sánchez Romero Antonio Jimeno Morenilla Antonio Martínez Álvarez Víctor Córcoles López José Francisco Colom Martínez 18

19 Red Tecnológica para la Introducción de Software Libre en la Asignatura Informática Básica de la Titulación de Ingeniería Técnica en Informática de Gestión José Luis Sánchez Romero Departamento de Tecnología Informática y Computación 06/02/