Introducción a la Programación de Sistemas

1. Introducción a la Programación de Sistemas M.C. Juan Carlos Olivares Rojas

2. Agenda ¿Qué es y que estudia la programación de sistemas? Herramientas desarrolladas con la teoría de programación de sistemas Lenguajes Traductor y su estructura. Generadores de código para compiladores (compilador de compilador).

3. ¿Qué es y que estudia la programación de sistemas? Programa: conjunto de instrucciones que ejecuta una computadora para realizar una actividad. Sistema: conjunto de elementos autónomos que trabajan en armonía para alcanzar un objetivo en común.

4. Tipos de Sistema Sistemas físicos: equipo, maquinaria, objetos reales, Hardware Sistemas abstractos: ideas, hipótesis, conceptos, planes, Software. Sistemas abiertos y cerrados dependiendo del ambiente en que se ejecutan.

5. Sistema Están bien delimitados, por lo tanto se conocen sus fronteras. Un sistema puede interactuar con su medio ambiente a través de una interfaz de entradas y salidas que recibe el nombre de parámetros del sistema. Un sistema puede ser componente de otro sistema

6. Diferencia entre un Ingeniero en Sistemas y un Técnico A parte del grado académico, el tipo de programas que realizan. Generalmente un técnico realiza software de aplicaciones (ABCD) o aplicaciones de gestión (nóminas, control de inventarios, etc.) • Un ingeniero es más creativo, más ciencia e investigación; mientras que un licenciado aplica los conocimientos.

7. Clasificación del Software Software de sistemas: software que ayuda (sirve de base) a otro software. Procesan estructuras de datos complejas Tienen una fuerte dependencia con el hardware Utilizan una fuerte gestión de procesos (concurrencia, planificación, etc.)

8. Clasificación del Software Software de aplicación (gestión) Software de tiempo real Software empotrado Software de ingeniería y científico Software basado en Web • Software de inteligencia artificial

9. Áreas Afines a la programación de sistemas Teoría de la computación (lenguajes y autómatas). Lenguajes de programación Arquitecturas de computadoras Algorítmica Ingeniería del software

10. Herramientas desarrolladas con la teoría de programación de sistemas El caso más sencillo de programación de sistemas es la construcción de compiladores para ejecutar lenguajes de programación. Pero no sólo se aplica en lenguajes de programación, sino también se aplica en cualquier programa que se tenga que hacer un análisis o extracción de información

11. Herramientas Editores de texto inteligentes (IDEs con autocompletar, revisores ortográficos, etc) Impresoras estéticas (impresión de gran calidad sin un editor visual, Latex, etc.) Intérpretes (Shellsde sistemas operativos o de alguna aplicación como un SMBD) Búsqueda de información que no es tan común en base a patrones, etc.

12. Lenguajes Lenguajes naturales. Lenguajes artificiales. Proceso de la comunicación.

13. Lenguajes Conjunto de palabras y reglas que permiten comunicar información entre dos entidades. Lenguaje son las cadenas que pueden generarse a través de una gramática El lenguaje que entienden las máquinas (lenguaje formal) es muy diferente del lenguaje que entendemos los humanos

14. Repaso de Lenguajes Símbolo: representación abstracta de alguna entidad Alfabeto: conjunto finito de símbolos Cadena: yuxtaposición de símbolos de un alfabeto que representan a un objeto Lenguaje: conjunto de cadenas válidas que se pueden formar a través de un alfabeto

15. Lenguaje Natural El lenguaje natural es inherentemente ambiguo, por lo que se necesita crear un lenguaje que permita eliminar esas ambigüedades. Es mejor crear otro lenguaje, denominado de alto nivel que es el encargado de mediar entre la abstracción humana y la abstracción de lenguaje de máquina

16. Lenguajes artificiales Los lenguajes artificiales son aquellos que los humanos hemos creado para comunicarnos Las computadoras sólo saben 0 y 1 Un lenguaje artificial permite implementar un algoritmo en una computadora para resolver un problema.

17. Lenguaje de Bajo Nivel Una abstracción más entendible del lenguaje máquina es el uso de lenguajes ensambladores en donde cada instrucción o mnemónico es traducido a una instrucción máquina. ADD AX, 5 LOAD A, 5

18. Lenguaje Máquina El lenguaje máquina es dependiente de cada tipo de arquitectura de computadoras por lo que el código no es fácilmente portable a otras arquitecturas. Los lenguajes de alto nivel son más portables en lo que respecta al código fuente pudiendo llevarse a otras arquitecturas de computadoras sin mayor problema.

19. Clasificación de Chomsky Lenguajes sin restricciones (gramática 0) Lenguajes dependientes del contexto (tipo 1) Lenguajes independientes del contexto (tipo 2) Lenguajes regulares (tipo 3 no presentan ambigüedades, lo ideal para representarlas en una computadora)

20. Traductor y su Estructura Ensambladores. Compiladores Interpretes.

21. Traductor Un traductor es un mediador entre dos entidades: emisoras y receptoras Los mediadores enmascaran la complejidad y heterogeneidad de los lenguajes Un traductor convierte un lenguaje de entrada (código fuente) a uno de salida (código objeto)

22. Traductores La traducción puede ser sencilla (literal) o compleja (revisar el contexto) dependiendo del tipo de lenguaje de entrada y salida. Traducción español a inglés si se hace de manera literal es una mala traducción, se necesita de al menos otra revisión (pasada) para hacer una buena traducción.

23. Traductores

24. Ensamblador Ensamblador es el traductor que se encarga de convertir instrucciones de bajo nivel a instrucciones de una máquina en general //Encabezados 00 MOV AX, 58d 4F0188 03 CMP 0 3A00 05 JMP etiqueta 9918 … Etiqueta: 18 MUL AX, FF 4401FF

25. Compiladores Es el traductor que se encarga de convertir un lenguaje de alto nivel a código máquina. La característica de este traductor radica en el hecho de que necesita revisar todo el código fuente para poder realizar la traducción. Ejemplo: la traducción de un libro, discurso, o artículo técnico o de investigación

26. Compiladores Ejemplos de compiladores: C, C++, Pascal, etc. Entre más pasadas se de a un código fuente mayor es la optimización que se puede hacer. El problema radica en el tiempo y en los recursos para hacerlo Antes de compilar un programa fuente se sigue una etapa de preprocesamiento.

27. Preprocesadores Macros (expansión de funciones) Inclusión de archivos (bibliotecas) Procesadores racionales Extensiones al leguaje (inclusión de ensamblador en C)

28. Etapas de un compilador

29. Intérpretes Se ejecutan línea por línea, instrucción por instrucción. Lenguajes interpretados: PHP, PERL, BASIC En algunas ocasiones se necesita de una traducción rápida de algunas instrucciones, como en el Shell, instrucciones SQL, etc.

30. Java compilado o interpretado Java al igual que otros lenguajes como C# son lenguajes híbridos. Por una parte se compila un programa fuente para generar código objeto para una máquina virtual (bytecode o MSIL) para posteriormente ejecutarse de manera interpretada en las diferentes máquinas virtuales de cada plataforma. A este compilador se les llama jitterde JIT (Justin Time)

31. Generadores de código para compiladores (compilador de compilador). Los dos primeros lenguajes de alto nivel desarrollado fueron FORTRAN y COBOL. • Desarrollar FORTRAN tardóalrededor de 14 años. Desarrollar nuestro compilador tardarámenos de 6 meses Son herramientas que auxilian algún aspecto del proceso de traducción

32. Compilador de Compiladores Cargadores y editores de enlace Generadores de analizadores léxico Generadores de Analizadores sintácticos • Traductores dirigidos por sintaxis Generadores automáticos de código Dispositivos para el análisis de flujo de datos

33. XML eXtensibleMarkupLanguage(Lenguaje de Marcado eXtensible) Es un metalenguaje –Lenguaje que describe a otros lenguajes XML sólo define el lenguaje, lo que se realice con él depende de la aplicación. Es de un lenguaje de marcado por que utiliza etiquetas.

34. XML Las etiquetas se representan con paréntesis angulares <> y dentro un identificador. XML deriva de un lenguaje denominado SGML. El lenguaje de marcado mejor conocido es el HTML (HyperText MarkupLanguage), el cual es la base de los documentos Web.

35. XML El problema con HTML es que es un lenguaje que presenta muchas irregularidades en su construcción, como etiquetas agregadas al lenguaje, etiquetas que no cierran Los documentos de XML tienen dos características principales: están bien formados y son válidos

36. XML Se dice que un documento es válido si para cada etiqueta del lenguaje no tiene errores léxicos. Se dice que un documento es válido cuando se representan los elementos del lenguaje con un orden y significado adecuados, a esto se le denomina no tener errores sintácticos y semánticos.

37. XML Determinar si un documento está bien formado consiste en verificar que cumpla la sintaxis básica de los lenguajes de marcados. Para HTML la etiqueta <img src=imagen.jpg> es válido en HTML pero no válido en XHTML. XHTML es la versión de HTML con la sintaxis estricta de XML.

38. XML La forma válida en XHTML es: <img src=“imagen.jpg”> </img>o bien: <imgsrc=“imagen.jpg”/> <IMG src=“imagen1.jpg”/> no es válido <imagen/> Es correcta en XML pero no en XHTML.

39. XML Un documento bien formado cumple con las siguientes características: Las etiquetas son sensibles a mayúsculas y minúsculas Etiquetas que abren deben de cerrar todas La última etiqueta que abrió debe de ser la primera en cerrar. Los atributos de las etiquetas deben estar encerrados entre comillas.

40. XML <!—Estructura de un documento en XML  <? xml version=“1.0”?> <raíz> <etiqueta1> <otra>Valor</otra> </etiqueta1> <etiqueta 2 atributo1=“valor”/> <etiqueta3>valor</etiqueta2> </raíz>

41. XML <? Xml version =“1.0”?> <videoclub> <pelicula id=“1”> <titulo>Bee Movie</titulo> <actor>No descrito</actor> <fecha>2007</fecha> </película> </videoclub>

42. XML Algunas herramientas útiles (editores en XML) son: XRAY XMETAL XML Spy XML Notepad Visual .NET NetBeans Otros entornos de programación

43. XML Algunos lenguajes que utilizan XML son: WML Lenguaje para páginas Web en dispositivos móviles XHTML-MP La nueva versión para páginas Web en dispositivos móviles siguiendo la sintaxis de XHTML. MathML Lenguaje para crear ecuaciones

44. XML VoiceXML es un lenguaje para representar voz. SVG para imágenes vectoriales XML es un lenguaje en texto plano por lo que la seguridad es mínima. La versión más actual de XML es la uno. Está por aparecer la segunda versión

45. Referencias Aho, Sethi, Ullman. Compiladores Principios, técnicas y herramientas Ed. Addison Wesley. Beck,. Software de Sistemas, Introducción a la programación de Sistemas Ed. Addison-Wesley Iberoamericana. Kenneth C. Louden. Construcción de compiladores Principios y práctica. Ed. Thomson.

46. ¿Preguntas?