analista-programador cobol - módulo 1.3

INTRODUCCIÓN A LA

PROGRAMACIÓN

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ÍNDICEINTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN

1. Concepto de algoritmo y de programa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32. Ciclo de vida: Fases clásicas de diseño de aplicaciones informáticas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43. Estructura de un Centro de Proceso de Datos. Roles habituales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74. Lenguajes de Programación. Lenguajes de bajo, medio y alto nivel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95. Ensambladores, Interpretes y Compiladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156. Código fuente, código objeto y código ejecutable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

1. Concepto de algoritmo y de programa.

Un algoritmo es un método de resolución de problemas en un número finito de pasos. Un algoritmo es ladescripción exacta y sin ambigüedades de la secuencia de pasos elementales a aplicar a un proceso para, quea partir de unos datos iniciales se obtenga la solución buscada a un problema determinado.

Un programa es la expresión de un algoritmo en un lenguaje de programación entendible por el ordenador.Cualquier programa por muy complejo que sea, consta de: datos de entrada, instrucciones para tranformarestos datos y obtener los resultados que se mostrarán en la salida.

Un programa en definitiva es un conjunto de órdenes que ejecuta el ordenador para conseguir un objetivo.Las órdenes se dan a través de un lenguaje de programación (códigos).

INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN

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2. Ciclo de vida: Fases clásicas de diseño de aplicaciones informáticas.

Se conoce como ciclo de vida de un sistema informático, al conjunto de actividades a realizar desde que seconcibe la realización de un producto software hasta la retirada de de la explotación del mismo.

Análisis.-En esta fase se establece cuál es el producto a desarrollar, siendo necesario especificar los procesos yestructuras de datos que se van a emplear, para satisfacer las necesidades y restricciones en el desarrollode la aplicación. Suele ser misión del analista funcional.

Su principal objetivo es establecer QUÉ debe hacer el software a desarrollar (y no CÓMO).

- Recoger las ideas expuestas poe el cliente, y transformarlas en especificaciones válidas para eldiseñador.

- Validar con el cliente que las especificaciones realizadas por él, se ajustan a los deseos que clientele transmitió.

Diseño.-En esta fase, partiendo de la información recogida en el análisis el diseñador establece CÓMO se llevan acabo los objetivos presentados en el Análisis. Suele ser ésta, la misión del analista orgánico.

- Todo gasto de tiempo en diseño se convierte en ahorro cuando se escriba y depura el programa.


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En esta fase se alcanza una solución óptima, detallada y con la mayor precisión posible para el desarrollo dela aplicación. Para esta fase se utilizan principalmente dos tipos de herramientas de diseño para dar solucióna los algoritmos definidos en fases anteriores::

Pseudocódigo: El algoritmo se expresa con palabras del lenguaje común y de la forma más detallada posible.

Diagrama de flujo:

Se definen como la representación gráfica que mediante el uso de símbolos estándar conectados o unidosmediante líneas de flujo, muestran la secuencia lógica de las operaciones o acciones que debe de realizar uordenador, así como la corriente o flujo de datos en la resolución de un problema.

Los diseños deben de ser normalizados para facilitar el intercambio de documentación entre el personalinformático. Los diagramas de flujo se pueden clasificar en dos grandes grupos:

- a) Organigramas- b) Ordinogramas

Una de las principales diferencias entre ambos, es que pertenecen a diferentes fases o etapas de la resoluciónde un programa. Mientras que los organigramas corresponden a la fase de análisis, los ordinogramascorresponden a la fase de diseño. Pese a estas diferencias, en muchos ámbitos, se suele llamarindistintamente a los dos generalizando ambos con el nombre de organigramas.

El gráfico de debajo, muestra otro esquema clásico del ciclo de vida de las aplicaciones informáticas:


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Las otras fases del ciclo de vida de las aplicaciones informáticas son:


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3. Estructura de un Centro de Proceso de Datos. Roles habituales.

Un Centro de procesos de Datos CPD (tambien conocido como un sistema de información (SI) es un conjuntoorganizado de elementos, estos elementos son de 4 tipos:

- Personas. - Datos. - Actividades o técnicas de trabajo. - Recursos materiales en general (típicamente recursos informáticos y de comunicación, aunque no

tienen por qué ser de este tipo obligatoriamente).

Todo ese conjunto de elementos interactúan entre si para procesar los datos y la información (incluyendoprocesos manuales y automáticos) y distribuirla de la manera más adecuada posible en una determinadaorganización en función de sus objetivos. Normalmente el término es usado de manera errónea comosinónimo de sistema de información informático, estos son el campo de estudio de la tecnología de lainformación (IT), y aunque puedan formar parte de un sistema de información (como recurso material), porsí solos no se pueden considerar como sistemas de información, este concepto es más amplio que el desistema de información informático.


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Los sistemas de información tratan el desarrollo, uso y administración de la infraestructura de la tecnologíade la información en una organización.

El mayor de los activos de una compañía hoy en día es su información, representada en su personal,experiencia, conocimiento, innovaciones (patentes, derechos de autor, secreto comercial). Para podercompetir, las organizaciones deben poseer una fuerte infraestructura de información, en cuyo corazón sesitúa la infraestructura de la tecnología de información. De tal manera que el sistema de información secentre en estudiar las formas para mejorar el uso de la tecnología que soporta el flujo de información dentrode la organización.

LOS ROLES de las personas implicadas en un CPD son muchos y muy variados, pudiendo estos variar en funciónde la organización en que desempeñen su trabajo. Los más habituales son:

- Director del departamento- Gerente de cuentas claves- Jefe de Proyectos- Analista Funcional- Analista Orgánico- Analista-Programador- Programador Senior- Programador Junior- Usuarios- Técnico de sistemas de redes- Técnico de seguridad- Técnico de calidad software- Jefe de explotación- Operadores - Administrador de Bases de Datos- Administrador se Seguridad- Otros


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4. Lenguajes de Programación. Lenguajes de bajo, medio y alto nivel.

La codificación de programas.

Consiste en la traducción de la solución obtenida a un determinado lenguaje de programación, basándonosen las especificaciones de diseño expresadas en el cuaderno de carga, dando como resultado unasinstrucciones ejecutables por el ordenador. Asimismo, se deberán realizar las pruebas necesarias para depurarerrores y verificar la calidad de los programas.

Lenguajes de Programación.

Los lenguajes de programación son una notación para escribir programas, a través de los cuales podemoscomunicarnos con el hardware y dar así las órdenes adecuadas para la realización de un determinado proceso.

Lógicamente, para escribir los programas, aplicaciones o “softwares” que el ordenador emplea para trabajar,el programador utiliza un lenguaje de programación denominado “de alto nivel”, que le permite crearlosescribiendo líneas de texto codificadas. Esas líneas de texto u órdenes el programador las puede escribir, leery entender, no así el ordenador mientras se mantengan escritas de esa forma.

Para que el ordenador pueda entender las ordenes contenidas en un programa cualquiera escrito por elprogramador en lenguaje de “alto nivel”, es necesario que otro programa denominado “compilador” lastraduzca y convierta a código máquina “de bajo nivel”. Este código, compuesto solamente de unos y ceros,es el único que entiende el ordenador y es el que le permite interpretar las órdenes contenidas en losprogramas para que las pueda ejecutar.


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Los lenguajes de programación a lo largo de la historia.

Periodo Influencias Lenguajes

1950 - 1955 Ordenadores primitivos Lenguajes ensamblador.Lenguajes experimentales de alto nivel

1956 - 1960 Ordenadores pequeños, caros y lentos FORTRAN Cintas magnéticas. ALGOL 58 y 60Compiladores e intérpretes COBOL Optimización del código. LISP

1961 - 1965 Ordenadores grandes y caros FORTRAN IV Discos magnéticos COBOL 61 ExtendidoSistemas operativos ALGOL 60 Revisado Lenguajes de propósito general. APL (como notación sólo)

1966 - 1970 Ordenadores de diferentes tamaños, PL/I velocidades, y costes. FORTRAN 66 (estándar) Sistemas caros de almacenamiento COBOL 65 (estándar) masivo de datos. ALGOL 68Sistemas operativos multitarea SIMULA 67e interactivos. BASI Compiladores con optimización. CLenguajes estándar, flexibles APL/360y generales.

1971 - 1975 Micro ordenadores. PASCAL Sistemas pequeños y baratos de COBOL 74almacenamiento masivo de datos. PL/IProgramación estructurada. Ingeniería del software. Lenguajes sencillos.


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Periodo Influencias Lenguajes

1976 - 1980 Ordenadores baratos y potentes. ADA Sistemas distribuidos. FORTRAN 77Programación interactiva. PROLOGAbstracción de datos. COBOL IIProgramación con fiabifidad y fácil mantenimiento.

1980 -1990 Ordenadores más baratos y potentes. SmallTalkMayor abstracción de datos. OOCOBOLMenor costo de memorias C++Programación Orientada o Objetos Objective C

Object Pascal (Delphi)Visual Basic

1990 - 2008 Ordenadores más baratos y potentes. JAVAConexión universal. INTERNET HTML,XMOrdenadores mucho más pequeños. JAVASCRIPT…, …, …, … . C#

Visual Basic .NET y muchos más, …,

Tipos de lenguajes de programación.

Un lenguaje de programación es un conjunto de símbolos y caracteres combinados entre sí de acuerdo conuna sintaxis ya definida para posibilitar la transmisión de instrucciones al ordenador. Estos símbolos sontraducidos a un conjunto de señales eléctricas representadas en código binario porque es el único lenguajeque entienden los microprocesadores.

El único lenguaje que realmente maneja una computadora es el lenguaje Máquina, este lenguaje estaformado exclusivamente de números binarios. Además un programa en lenguaje máquina debe especificartodos los detalles referentes al hardware, lo que hace que además de muy largo, sea dependiente de lamáquina en que se trabaje.

Por su parte un programa escrito en un lenguaje de alto nivel, esta compuesto de sentencias en un lenguajemás cercano al lenguaje natural con respecto al primero. Un lenguaje de alto nivel es por tanto mas fácil deentender y aprender, permite a los programadores olvidarse de los detalles del hardware y concentrarse en


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la lógica del programa; además produce programas que se pueden ejecutar en diferentes equipos de computocon pocos o ningún cambio.

Tipos de lenguajes de programación:

Bajo nivel (Lenguaje máquina) Intermedios (Lenguaje ensamblador), C Alto nivel Gestión Científicos Propósito general y específicos

Lenguajes máquina. Lenguajes de Bajo Nivel.-

Fue el primer lenguaje utilizado en la programación de computadoras.

Son también llamados de bajo nivel por que el lenguaje que utilizan unos y ceros (sistema binario) para darórdenes al ordenador. Son los que más bajan al nivel hardware de la maquina, los ceros y unos son en realidadniveles de tensión eléctrica más o menos elevada.

Es el único que entiende directamente la computadora. Utiliza el alfabeto binario que como vimos másarriba, que consta de los dos únicos símbolos 0 y 1, denominados bits (abreviatura inglesa de dígitos binarios).

EJEMPLO:

0000 0001 1010 0001 01 A11000 1001 1001 1010 89 9A0011 1010 1001 1100 3A 9C0111 0100 0111 0000 74 70 1110 1001 0010 0000 E9 20


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Lenguaje de ensambladores.-

Es el primer intento de sustituir el lenguaje máquina por otro más similar a los utilizados por las personas.Cada instrucción equivale a una instrucción en lenguaje máquina, utilizando para su escritura palabrasnemotécnicas en lugar de cadenas de bits.

Formado por nemotécnicos es decir, palabras abreviadas procedentes del inglés formadas por letras ynúmeros (Ejemplo: MOV A, B). La programación en lenguaje ensamblador precisa de un amplio conocimientosobre la constitución, estructura y funcionamiento interno de un ordenador, así como un hábil manejo delos códigos y sistemas de numeración, en especial el binario y el hexadecimal.

EJEMPLO:

INICIO: ADD B, 1MOV A, E CMP A, BJE FINJMP INICIO

FIN : END

Este lenguaje presenta la mayoría de los inconvenientes del lenguaje máquina:

Cada modelo de computadora tiene un lenguaje ensamblador propio diferente del de los demás, por lo cualun programa sólo puede utilizarse en la máquina para la cual se programó.

El programador ha de conocer perfectamente el hardware del equipo, ya que maneja directamente lasposiciones de memoria, registros del procesador y demás elementos físicos.

Todas las instrucciones son elementales, es decir, en el programa se deben describir con el máximo detalletodas las operaciones que se han de llevar a cabo en la máquina para la realización de cualquier proceso. Mínima ocupación de memoria y mínimo tiempo de ejecución en comparación con el resultado de lacompilación del programa equivalente escrito en otros lenguajes.


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Lenguajes de Alto Nivel.-

Se llaman lenguajes de alto nivel cuando el conjunto de órdenes que utilizan son fáciles de entender yaprender. Además no hay incompatibilidades entre un microprocesador y otro. Como inconvenientedestacable, es la necesidad de traducir los programas escritos en un lenguaje de alto nivel a un lenguaje deprogramación tan primitivo como el lenguaje máquina para que pueda ser interpretado y ejecutado por launidad central de proceso, lo que significa disponer necesariamente de un traductor (ensamblador,compilador o intérprete) para cada tipo de ordenador utilizado.

Las características de los lenguajes de alto nivel son:

- Lograr independencia de la máquina, pudiendo utilizar un mismo programa en diferentes equiposcon la única condición de disponer de un programa traductor o compilador, que lo suministra elfabricante, para obtener el programa ejecutable en lenguaje binario de la máquina que se trate.Además, no se necesita conocer el hardware específico de dicha máquina.

- Aproximarse al lenguaje natural, para que el programa se pueda escribir y leer de una forma mássencilla, eliminando muchas de las posibilidades de cometer errores que se daban en el lenguajemáquina, ya que se utilizan palabras (en inglés) en lugar de cadenas de símbolos sin ningún significadoaparente.

- Incluir rutinas de uso frecuente como son las de entrada/salida, funciones matemáticas, manejo detablas, etc, que figuran en una especie de librería del lenguaje, de tal manera que se pueden utilizarsiempre que se quieran sin necesidad de programarlas cada vez.


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5. Ensambladores, Interpretes y Compiladores.

Cuando programamos en un lenguaje distinto al lenguaje máquina, los programas diseñados deben sertraducidos a código binario, para que así las instrucciones en ellos especificadas puedan ser entendidas yejecutadas. El sistema o software encargado de traducir estos programas (denominados programas fuentes)puede ser un ensamblador, intérprete o compilador.

Representación grafica de los 3 modelos de traducción a ejecutable.

Programas Ensambladores.-

Son los encargados de transformar o traducir directamente (lo que aporta al ordenador mayor velocidad deoperación) los programas escritos en ensamblador a su correspondiente en código máquina o código binariopara que puedan ser ejecutados por la CPU.

Programas Intérpretes.-

Analiza el programa fuente y lo ejecuta directamente, sin generar ningún código equivalente. Suele generarprogramas más rápidos y eficientes, ya que el análisis del lenguaje fuente se hace una sola vez, durante lageneración del programa equivalente. Un intérprete es un programa de software encargado de procesar ytraducir cada instrucción o sentencia de un programa escrito en un lenguaje de alto nivel a código máquinay después ejecutarla; es decir, que el microprocesador ejecuta la orden o instrucción una vez traducida ydespués de comprobar que no existe error alguno de sintaxis. La traducción o interpretación y la ejecuciónno se realizan como procesos independientes, sino en una misma operación e instrucción por instrucción,respetando rigurosamente el orden establecido en ellas.


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Programas Compiladores.-

Son los traductores a lenguaje máquina de los lenguajes de alto nivel. Un compilador es un programa desoftware escrito en algún lenguaje de programación cuyo objetivo es traducir el correspondiente programafuente (fichero constituido por un conjunto de instrucciones desarrolladas en un lenguaje de alto nivel) a suequivalente en código máquina, también denominado programa objeto. Su misión, con otras palabras es,analizar el programa fuente y traducirlo a otro equivalente escrito en otro lenguaje (por ejemplo, en ellenguaje de la máquina).

La diferencia más destacable entre un compilador y un intérprete radica en que, mientras que un intérpreteacepta un programa fuente que traduce y ejecuta simultáneamente analizando cada sentencia o instrucciónpor separado, un compilador efectúa dicha operación en fases independientes, primero traducecompletamente el programa fuente a código máquina y seguidamente ejecuta el programa.

Otra de las funciones del compilador además de la DEPURACIÓN SINTÁCTICA del programa FUENTE esproducir un listado indicando la línea donde se ha detectado y la regla sintáctica que se ha infringido.

Pasos para la creación de un programa ejecutableescrito en un lenguaje de alto nivel:

1. - Escribir el código fuente (editor de texto).2. - Compilar y Linkeditar el código3. - Ejecutar el código que produce la compilación.

Como se ha enumerado más arriba, las Fases de creación de ejecutables son:

1. Edición:El programador con un editor de textos genera el código fuente, en un archivo o en varios.

2. Compilación:Cada archivo de código fuente se compila y se obtiene un archivo de código objeto.

La compilación tiene las siguientes fases:

- Análisis léxico- Análisis sintáctico- Análisis semántico- Optimización- Generación de código.


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Linkaje:Se montan, enlazan y vinculan todos los códigos objeto y se genera un archivo en código máquina, capaz deser ejecutado en el ordenador.

Ejecución:El sistema operativo monta en memoria el programa ejecutable y lo ejecuta.

Visto secuencialmente :


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Y este mismo proceso de compilación en los lenguajes de alto nivel se ve secuencialmente y con un pocomás de profundidad en el esquema siguiente:

El analizador léxico: Detecta las palabras reservadas, signos de puntuación, variables etc.

El analizador sintáctico: Comprueba que las sentencias son correctas desde el punto de vista sintáctico.

El analizador semántico: Comprueba que las sentencias son correctas desde el punto de vista semántico.

El operador de código intermedio: Realiza la primera traducción del código fuente.

El optimizador de código: Realiza mejoras en la eficiencia del programa.

El operador de código final: Realiza la última traducción dando lugar al código objeto, que es el códigoescrito en lenguaje ensamblador.


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6. Código fuente, código objeto y código ejecutable.

Definición de conceptos de Compilación:

PROGRAMA FUENTE: Programa cuyas instrucciones están escritas en un lenguaje simbólico.

PROGRAMA OBJETO: Programa cuyas instrucciones están escritas en lenguaje reconocible por elordenador.

COMPILAR: Fundamentalmente acción de traducir un programa FUENTE a OBJETO.

COMPILADOR: Programa que realiza básicamente la función de traducir un programaFUENTE a OBJETO.

Un programa FUENTE que ha sido compilado y por tanto traducido a lenguaje máquina, es decir, convertidoen programa OBJETO, es un programa que todavía no es EJECUTABLE. No es EJECUTABLE, porque estáincompleto.

Cada una de las instrucciones de un programa FUENTE, al ser ‘traducido’ a OBJETO, se ‘EXPANDEN’ en variasINSTRUCCIONES MAQUINA. Estas instrucciones, además, son ordenadas y direccionadas secuencialmente.

Existen, sin embargo, en el programa ya compilado algunas instrucciones que necesitan un número deinstrucciones complejas para poderse EJECUTAR.

Estos conjuntos de INSTRUCCIONES MAQUINA se almacenan en unas LIBRERIAS, formando MODULOSlocalizables mediante unos nombres que el compilador ‘asocia’ a determinadas instrucciones especiales.

Por tanto, en el programa OBJETO no están todavía las instrucciones de esos MODULOS, aunque estos síestán definidos y direccionados.

Además, existen instrucciones del lenguaje de alto nivel que piden la ayuda de otros programas. Por ejemplo,el verbo CALL. El compilador direcciona la instrucción, pero no incorpora el programa LLAMADO.


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El programa “LINKEDITADOR”, tiene como función básica incorporar (ENLAZAR), tanto los módulos OBJETOdefinidos por el compilador, como los programas o subprogramas también llamados funciones oprocedimientos.

Con el conjunto formado por el programa OBJETO, más los módulos o librerias incorporados, más lossubprogramas añadidos, genera lo que se denomina programa EJECUTABLE.

Definición de conceptos de Linkeditación y enlace:

MODULO COBOL: Conjunto de instrucciones máquina, que son capaces de realizar la acciónpedida por un verbo COBOL.

NOMBRE MODULO: Nombre predefinido que asocia el compilador a un verbo COBOL y elLINKEDITOR a un conjun to de instrucciones residentes en una librería.

PROGRAMA EJECUTABLE: Programa generado por el linkeditor a partir del programa OBJETOgenerado por el compilador, los módulos COBOL Y LOS POSIBLES PRO -GRAMAS LLAMADOS. El programa EJECUTA BLE, como dice la palabra,está dispuesto para realizar el proceso.

PROGRAMA LLAMANTE: Programa, en nuestro caso COBOL, que contie ne una o n veces elverbo CALL para solicitar que se le incorpore una copia del programaindi cado como operando de dicho verbo.

Ejecución y Puesta a Punto de Programas.

Una vez que el programa ha sido LINKEDITADO, ya SI se puede ejecutar.

Los PROGRAMAS que de forma automática desarrollan los Sistemas de la Compañía (nóminas, control deproducción, etc..) son, como es lógico, PROGRAMAS EJECUTABLES, que residen permanentemente enLIBRERIAS.

Para que se ejecuten, basta con “llamarlos” o referenciarlos adecuadamente.

Sin embargo, hasta que un PROGRAMA pasa a SER EJECUTABLE, ha de recorrer un camino que podemosdefinir como de PUESTA a PUNTO.


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Este camino a recorrer tiene como objetivo garantizar que el PROGRAMA ‘funciona’ y ‘funciona bien’. Sóloa partir de este momento el programa podrá pasar a residir en la librería de PROGRAMAS EJECUTABLES(programas en explota ción).

Durante la PUESTA a PUNTO el programa se hará EJECUTABLE solamente el tiempo necesario para ‘probarlo’y conseguir unos resultados. Si es necesario, se corregirán instrucciones y de nuevo se probará el Programa.

El circuito de la PUESTA a PUNTO será COMPILAR, LINKEDITAR y EJECUTAR tantas veces como se considerenecesario.

Lógicamente en esta Fase intervienen también los DATOS de ENTRADA así como los RESULTADOS.

Definición de conceptos de Ejecución y puesta apunto de programas:

PROGRAMA EJECUTABLE TEMPORAL:Programa en situación de prueba que permanece en un disco durante el tiempoimprescindible para que pueda ser probado.

PROGRAMA EJECUTABLE CATALOGADO:Programa Puesto a Punto que reside permanentemente en una LIBRERIA dispuesto para SEREJECUTADO cuando sea llamado.

CIRCUITO DE PRUEBA:Ciclo normalmente repetitivo en el que intervienen: EL PROGRAMA FUENTE reciéncorregido, que pasa a ser PROGRAMA OBJETO, a continuación PROGRAMA EJECUTABLE(provisional) que da unos resultados revisables.

JUEGO DE FICHEROS DE PRUEBAS ENSAYO:FICHEROS que simulan a FICHEROS REALES, como entrada de datos al programa, paraconseguir probar todas las instruc ciones y todas las situaciones y “caminos” del Programa.


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