viernes, 15 de junio de 2012

Introducción a la computadora y al desarrollo de software




Presentación de la unidad
Bienvenido(a) al curso de Fundamentos de programación, en esta primera unidad estudiaremos qué son las computadoras y cómo pueden ayudarnos para resolver problemas.
Lo primero que debes tener claro es que las computadoras no poseen inteligencia alguna, ya que por sí solas no son capaces de resolver ningún problema, su importancia está en la capacidad de datos que pueden almacenar y manipular; de tal manera que, para lograr nuestro fin –resolver problemas mediante la computadora– es necesario desarrollar programas escritos en un lenguaje de programación para que puedan ser ejecutados por una computadora.
Propósito de la unidad
  •  Identificarás los conceptos básicos relacionados con la computadora y los lenguajes de programación.
  • Distinguirás los elementos de una computadora que intervienen en la ejecución de un programa a través del modelo de Von Neumann.
  • Distinguirás los paradigmas de programación y los lenguajes asociados a éstos.
  • Reconocerás las fases que se siguen para solucionar un problema mediante la computadora.
Competencia(s) específica(s) 
Describir los elementos de la computadora y el ciclo de vida del software mediante el análisis de un programa simple, con el fin de identificar los pasos que se realizan para construirlo y determinar qué elementos de la computadora intervienen en su ejecución.


Actividad previa de la Unidad
Foro: Fundamentos de Programación.
Para facilitar el estudio de la asignatura, hemos creado un foro de discusión general, a través del cual podrás comentar cualquier asunto relacionado con Fundamentos de Programación; la intención es que entre todos podamos apoyarnos para resolver dudas, inquietudes, externar comentarios y por qué no, conocer a nuestros compañeros de grupo. En virtud de lo anterior, realiza lo siguiente:
1. Ingresa al foro de Fundamentos de Programación, genera una nueva entrada y en ella escribe una breve presentación para que podamos conocerte. Para ello, considera aspectos como:
  • Generales (nombre, edad, estado civil, lugar de procedencia, etc.)
  • Personales (intereses, ocupación, gustos, aficiones, etc.)
  • Académicos (razones para estudiar esta carrera, lo que esperas de la asignatura, conocimiento previo en los temas de la asignatura)
2. Agrega un comentario a por lo menos una (uno) de tus compañeras (os).
Recuerda que en tus participaciones dentro de éste y todos los foros, wikis, blogs y demás herramientas del aula, debes dirigirte a tus compañeras(os) de manera respetuosa, cordial y en concordancia con lo establecido en cada ocasión.
Para conocer las normas de participación del foro, da clic en el icono.  FPR_Act_Prev_NormasForo.pdf
Para ingresar al foro: En la ruta (parte superior izquierda del aula) da clic en Fundamentos. Se enlistarán las actividades de la unidad, da clic en foro Fundamentos de Programación
1.1. ¿Qué es una computadora?
Antes de comenzar, te invitamos a observar el siguiente video en el que se hace una breve narración sobre la historia de la computadora, con el fin de brindar un panorama general de sus orígenes y de la manera en que ha evolucionado con el paso del tiempo hasta llegar al modelo actual de funcionamiento:
Tomando en consideración la información presentada en el video, a continuación estudiaremos los siguientes temas que nos ayudarán a comprender mejor qué es y cómo funciona una computadora: 
  • El Modelo de Von Neumann.
  • Los pasos para realizar un programa.
  • Los principales paradigmas y lenguajes de programación utilizados actualmente.
Para fines de este curso entenderemos que una computadora es una máquina electrónica que recibe datos de entrada y los procesa de acuerdo al conjunto de instrucciones, llamado programa, para obtener nuevos datos que son el resultado del proceso, tal como se ilustra en la siguiente figura:
Lo anterior nos lleva a clasificar los componentes de una computadora en dos clases: hardware y software.

Los recursos de hardware
Son todos aquellos elementos de la computadora que se pueden palpar, como por ejemplo: el monitor, el teclado, el disco duro, la memoria, entre otros.
Los recursos de software
Son aquellos elementos intangibles sin los cuales la computadora no funcionaría, esto es, el soporte lógico: programas y datos, entre los cuales se encuentran los sistemas operativos, editores de texto, compiladores, bases de datos, videojuegos, entre otros.

Como puedes darte cuenta, ambos elementos son necesarios para que una computadora funcione, ya que si los aislamos no pueden funcionar; por ejemplo, si tuviéramos una computadora con todos los componentes de hardware más avanzados que existen (procesador, tarjeta madre, monitor, teclado, etc.), pero sin Sistema Operativo instalado, de poco serviría pues al prenderla, únicamente veríamos una pantalla negra y, por consiguiente, no podríamos interactuar con ella. Para comprender mejor lo que acabamos de decir, avanza al siguiente tema en el que conocerás la forma en que se estructura y funciona una computadora.

1.2. Estructura y funcionamiento de una computadora
Te has planteado alguna vez preguntas como estas:
  • ¿Cómo funciona y se estructura internamente la computadora?,
  • ¿cómo se obtienen los resultados? y ¿cómo se guardan los programas y datos en la memoria?
Cuando tenemos un primer acercamiento con equipos de cómputo, a pesar de manejarlos a diario, estas preguntas no son tan fáciles de contestar. Es por eso que en esta sección explicaremos y responderemos a estos cuestionamientos mediante el Modelo de Von Neumann, el cual constituye la base de la arquitectura de las computadoras actuales.

1.2.1. Modelo de Von Neumann
El Modelo de Von Neumann propone que tanto el programa como los datos sean almacenados en la memoria, de esta forma la computadora no tiene que reconstruirse, pues para programarla únicamente debe introducirse el programa por el dispositivo indicado y posteriormente alimentarla con los datos de entrada para que calcule la salida correspondiente.
Los elementos que componen esta arquitectura son: la unidad central de procesamiento integrada por la unidad aritmética-lógica y la unidad de control, la memoria y los dispositivos de entrada/salida. A continuación se describe brevemente la función de cada uno de los elementos que integran el Modelo de Von Neumann.
Unidad Central de Procesamiento
Unidad Central de Procesamiento
La Unidad Central de Procesamiento (CPU, Central Process Unit) controla y coordina la ejecución de las instrucciones, para ello utiliza la Unidad Aritmético-Lógica encargada del procesamiento de los datos y la Unidad de Control para el procesamiento de las instrucciones.
Unidad Aritmético-Lógica
Unidad Aritmético-Lógica (ALU, Arithmetic Logic Unit), realiza todas las operaciones aritméticas (suma y resta) y lógicas (operaciones del Álgebra de Boole). Además de los circuitos que le permiten realizar dichas operaciones, la ALU incluye un elemento auxiliar donde se almacenan temporalmente los datos que manipula, conocido como Acumulador o Registro Temporal (TR, Temporal Register).
Unidad de Control
Unidad de Control (CU, Control Unit), se encarga de leer las instrucciones almacenadas en memoria, decodificarlas y después enviar las señales a los componentes que están involucrados en su ejecución, para lo cual tiene dos elementos auxiliares el Contador del Programa (PC, Program Counter) y el Registro de Instrucción (IR, Instruction Register). En el IR se guarda temporalmente la instrucción que debe ser ejecutada, mientras que en el PC se almacena la dirección de memoria que contiene la siguiente instrucción que se ejecutará.

Memoria Principal
Memoria principal
RAM
ROM
La memoria principal es la parte de la computadora donde se almacenan los datos y las instrucciones durante la ejecución de un programa. Físicamente está compuesta por circuitos integrados. Las computadoras actuales cuentan con un área de memoria de sólo lectura – a la que se le conoce como memoria de tipo ROM (Read Only Memory) –y otra en la cual es posible escribir y leer datos – denominada de tipo RAM (Random Access Memory). Ésta tiene el inconveniente de ser volátil pues al apagarse la computadora los datos almacenados se pierden.
Memoria secundaria
Para resolver este inconveniente, se cuenta con otro tipo de memoria, denominada memoria secundaria, en ella se puede almacenar una gran cantidad de información permanentemente, mientras el usuario no la borre. La desventaja de este tipo de dispositivos es que no son tan rápidos como la memoria RAM. Los discos duros, los discos ópticos (CD o DVD), la memoria flash (USB) y las cintas magnéticas, entre otras, son ejemplos de dispositivos de almacenamiento secundario.

Dispositivos de entrada y salida
Los dispositivos de entrada y salida (Input/Output) son responsables de la comunicación con el usuario del sistema. Los dispositivos de entrada permiten introducir en la computadora datos e instrucciones, mismas que son transformadas en señales binarias de naturaleza eléctrica para almacenarlas en la memoria. Por otro lado, los dispositivos de salida permiten enviar los resultados a los usuarios de las computadoras, transformando las señales eléctricas binarias en información que éstos puedan comprender. El teclado está considerado como el dispositivo de entrada estándar pero existen otros del mismo tipo,  por ejemplo: el ratón, el escáner, la lectora óptica, el micrófono o la tabla digital. A su vez, el monitor es el dispositivo de salida estándar; otros ejemplos de dispositivos de salida son: impresora, bocinas, plotter, etc.

Es así que todas las unidades de la computadora se comunican a través del sistema de buses que son cables mediante los cuales se envían señales y dependiendo de la información que transmiten se clasifican en:
  •  El bus de direcciones transmite la dirección de memoria de la que se quiere leer o en la que se quiere escribir.
  •  El bus de control selecciona la operación a realizar en una celda de memoria (lectura o escritura).
  •  El bus de datos transmite el contenido desde o hacia una celda de memoria seleccionada en el bus de direcciones según la operación elegida en el bus de control sea lectura o escritura.
Ahora ya sabemos cómo está estructurada internamente la computadora, qué elementos la integran y cuál es la función de cada uno de ellos; el siguiente paso es descubrir cómo colaboran para llevar a cabo la ejecución de un programa, enseguida lo explicamos:
Los datos de entrada que requiere un programa se introducen a la computadora, a través de los dispositivos de entrada; posteriormente se almacenan en la memoria RAM, para que la CPU pueda procesarlos, conforme a las instrucciones del programa, hasta obtener el resultado deseado, mismo que envía al usuario por medio de los dispositivos de salida. Todas estas acciones son coordinadas por la unidad de control que envía las señales y datos a cada uno de los dispositivos de la computadora involucrados en la ejecución de las instrucciones del programa a través del sistema de buses. En la siguiente sección se describe con mayor detalle este proceso.

1.2.2. Ejecución de programas en la computadora
Para entender mejor lo que sucede en el interior de la CPU al ejecutar cualquier programa, a continuación se describen de manera general los pasos que se realizan una vez que el programa y los datos fueron almacenados en la memoria principal:

1
2
3
La unidad de control consulta en la memoria la instrucción indicada en el contador del programa y la almacena en el registro de instrucciones, actualizando el contador del programa con la dirección de memoria de la siguiente instrucción.
La unidad de control se encarga de decodificar la instrucción almacenada, detectando qué dispositivos están implicados en su ejecución, éstos pueden ser: la ALU, cuando se tiene que hacer una operación; los dispositivos de entrada y/o salida, cuando se tiene que enviar o recibir un dato; o la memoria, si se quiere guardar o consultar un dato; posteriormente envía las señales de control a los mismos indicándoles la acción y si es el caso, los datos y/o la dirección de memoria correspondiente.
Cuando los dispositivos realicen su tarea enviarán una señal a la unidad de control, para que ésta repita el mismo procedimiento con la siguiente instrucción, así se repite el proceso hasta ejecutar todo el programa.
Al período en el que se ejecuta una instrucción se le conoce como ciclo de instrucción o ciclo fetch.
Con el fin de ilustrar este procedimiento, analizaremos la ejecución del siguiente programa escrito en un lenguaje de programación ficticio.

Programa 1: Calcula el área de un rectángulo
Ejemplo 1.1: El siguiente conjunto de instrucciones sirve para calcular el área de un rectángulo.
Imprimir “Ingresa la base:”
Leer   b
Imprimir “Ingresa la altura:”
Leer  h
area ? b*h
Imprimir  área

Antes de definir paso a paso la ejecución de este programa, describiremos la función de cada una de las instrucciones que lo integran.
Imprimir <dato>   Imprime en el dispositivo de salida estándar los datos indicados en la instrucción
Leer <x>               Leer por medio del teclado un dato
<x> <- <dato>      asignar <x< con el valor <dato>

Cabe señalar que en los lenguajes de programación, las direcciones de memoria se representan por medio de variables, para hacerlos más legibles. De tal manera que <X> representa una variable y <Dato> puede ser un mensaje o cualquier valor.
Ahora sí, de acuerdo con la información anterior, describamos paso a paso las acciones que realiza la unidad de control junto con las otras unidades de la computadora involucradas en la ejecución de cada una de las instrucciones del programa. 
1)       La unidad de control envía señales al monitor para que imprima el mensaje “Ingresa base:”.
2)       La unidad de control coordina las acciones necesarias para que, por medio del teclado, el usuario introduzca un número y lo almacene en la memoria principal, en el espacio correspondiente a la variable b.
3)       La unidad de control, nuevamente, envía una señal al monitor para que imprima el mensaje “Ingresa altura:”.
4)       La unidad de control coordina las acciones necesarias para que el usuario introduzca un número, por medio del teclado, y lo almacene en el espacio de memoria correspondiente a la variable h.
5)       La unidad de control envía la señal indicada a la ALU para que realice la multiplicación posteriormente envía la señal a la memoria junto con el resultado de la multiplicación, para que se almacene en el espacio de memoria a.
6)       La unidad de control trae de la memoria el dato almacenado en el espacio asignado a la variable area y coordina las acciones para que el monitor imprima este valor.

1.2.3. Almacenamiento de programas y datos
La computadora sólo entiende señales binarias: ceros y unos, encendido y apagado; ya que todos los dispositivos que la integran trabajan con dos únicos estados: “hay corriente eléctrica” y “no hay corriente eléctrica”, respectivamente. Por tal motivo, los datos y programas almacenados en la memoria están codificados como cadenas de 1´s y 0´s para que la unidad de control pueda interpretarlos. A esta codificación se le llama lenguaje de máquina.
Es importante mencionar que la memoria está dividida en varias celdas, en cada una de las cuales se pueden almacenar únicamente 0’s ó 1’s, a estos valores se les denomina valores binarios o BIT´s (BInary digiT).
Las celdas se agrupan para formar registros (también llamados palabras), a cada uno le corresponde una dirección de memoria, así cuando se desea escribir o leer de la memoria un dato o una instrucción se debe especificar la dirección donde se encuentra.
Como podrás imaginar, para un ser humano resultaría sumamente complicado escribir los programas en lenguaje de máquina, es por eso que los programas se escriben en lenguajes de programación entendibles para los seres humanos y después se traducen mediante un software especial –que puede ser un compilador o un traductor– a cadenas de 0´s y 1´s. De tal manera que a cada instrucción le corresponde un código binario específico y para cada dato también existe una codificación única.
Por ejemplo, la palabra “Hola” se representa como “0100 1000 0110 1111 0110 1100 0110 0000”, ya que a cada letra le corresponde una codificación:
H
O
L
A
0100 1000
0110 1111
0110 1100
0110 0000


El número 80 se puede representar como “0101 0000” y la instrucción “MOV R2, R7” se codifica de la siguiente manera “0010 0000 1000 0100.”
Si quieres conocer más sobre el sistema binario, consulta la sección Material de apoyo.
Conforme fueron evolucionando las computadoras se inventaron diversas maneras de representar la información en código binario. Hoy en día existen codificaciones estándar para los símbolos y los números, al igual que para las instrucciones; sin embargo, para nuestros objetivos es suficiente tener claro que cualquier dato o instrucción puede ser representado mediante cadenas de 0’s y 1’s. Por otro lado, escribir programas en lenguaje binario es sumamente complicado para los seres humanos, por lo que en las últimas décadas se han desarrollado diversos lenguajes de programación que son más cercanos al lenguaje natural (humano), de los cuales hablaremos en la siguiente sección.

1.3. Lenguajes de Programación
Los lenguajes de programación sirven para escribir programas de computadora orientados a resolver algún problema o necesidad. Cada lenguaje de programación se define a partir de un conjunto de símbolos básicos llamado alfabeto, un conjunto de reglas, llamado sintaxis, que define la forma de manipularlos o combinarlos para representar instrucciones y las reglas que especifican los efectos de dichas instrucciones cuando son ejecutadas por la computadora, conocidas como semántica. De esta manera tenemos que:

Lenguaje de programación = alfabeto + sintaxis + semántica

Por otro lado, dependiendo de su legibilidad para el ser humano, los lenguajes de programación se clasifican en lenguajes de bajo nivel y lenguajes de alto nivel. Los primeros se caracterizan porque sus instrucciones se parecen más a las acciones elementales que ejecuta una computadora, como son: sumar, restar, guardar en memoria, etc. En cambio, las instrucciones de los lenguajes de alto nivel son más parecidas a un lenguaje humano, por lo regular inglés. Por otro lado, los programas escritos en bajo nivel describen a detalle lo que sucede a nivel de hardware, mientras que los programas escritos en un lenguaje de alto nivel lo ocultan, teniendo como ventaja que son más fáciles de entender para las personas.

1.3.1. Evolución de los lenguajes de programación
Con las primeras computadoras surgió el primer lenguaje de programación que –como es de imaginarse– fue el lenguaje de máquina, el cual es considerado el lenguaje de primera generación. Las instrucciones en lenguaje de máquina dependían de las características físicas de cada equipo, por lo que dada la dificultad de desarrollar programas en unos y ceros, los investigadores de la época desarrollaron el lenguaje ensamblador, cuyo conjunto de instrucciones consta de palabras nemotécnicas que corresponden a las operaciones básicas que una computadora puede ejecutar.
Para ilustrar esto revisemos la siguiente instrucción:

Mueve el contenido del registro 8 al contenido del registro 10
En lenguaje de máquina esta instrucción se podría representar como:
 0010 0000 1000 0100
Lo cual es ilegible para el ser humano, en cambio en lenguaje ensamblador esta instrucción se puede representar de la siguiente forma:
MOV R8, R10
Aunque sigue estando en clave, es más amigable que las cadenas de ceros y unos.

Para traducir de lenguaje ensamblador a lenguaje de máquina, se desarrollaron programas llamados ensambladores (en inglés, assemblers). Este lenguaje fue considerado de segunda generación. Posteriormente, en la década de los 50´s aparecieron los primeros lenguajes de alto nivel, cuyas instrucciones son más parecidas al idioma inglés, y por lo tanto, más fácil de utilizar para los programadores, además de que son independientes de la arquitectura de las computadoras. Algunos ejemplos son: FORTRAN y COBOL (que son los primeros lenguajes que aparecieron y en sus inicios se utilizaron para aplicaciones científicas), C, Pascal, Ada, Lisp y Prolog (utilizados principalmente en inteligencia artificial), Java, C++, C#, entre otros.
Al igual que el lenguaje ensamblador, los programas escritos en un lenguaje de alto nivel deben ser codificados a lenguaje de máquina, así que junto con ellos se desarrollaron programas traductores, que de acuerdo con la forma en que trabajan se dividen en dos tipos: compiladores e intérpretes.
  • Los compiladores traducen todo el programa escrito en un lenguaje de alto nivel, llamado programa o código fuente, generando un nuevo programa objeto que está escrito en lenguaje de máquina y a partir de éste se genera un programa ejecutable, el cual puede ejecutarse cada vez que se desee sin tener que compilar el programa fuente de nueva cuenta. Además, como parte del proceso de traducción, el compilador detecta los errores que hay en el código fuente, informándole al programador para que los corrija, pues un programa sólo se compila si no tiene errores.
  • En cambio, un intérprete revisa una a una cada línea de código, la analiza y enseguida la ejecuta, sin revisar todo el código y sin generar un programa objeto, así que cada vez que se quiere ejecutar el programa se vuelve a traducir el programa fuente línea por línea.
De acuerdo con lo anterior, los compiladores requieren una fase extra antes de poder generar un programa ejecutable, y aunque esto pareciera menos eficiente en cuanto a tiempo se refiere, un programa se ejecuta más rápido si se usa un  compilador en vez de un intérprete, además cuando el programa ya ha sido compilado puede ejecutarse nuevamente sin tener que compilarse de nuevo, mientras que si se usa intérprete, debe ser traducido cada vez que se quiera ejecutar.
Conforme han ido evolucionando las computadoras también lo han hecho las estrategias para solucionar problemas, generando nuevos programas con diferentes filosofías, llamadas paradigmas de  programación, de esto hablaremos a continuación.

1.3.2. Paradigmas de los lenguajes de programación
Un paradigma de programación representa un enfoque particular o filosofía para diseñar soluciones. Los paradigmas difieren unos de otros, en los conceptos y la forma de abstraer los elementos involucrados en un problema, así como en los pasos que integran su solución del problema, en otras palabras, el cómputo. 

1.4. Ciclo de vida del software
Independientemente del paradigma que se siga y del lenguaje que se utilice para programar, existe un conjunto de fases que deben seguirse para realizar un programa de computadora, al cual se le conoce como ciclo de vida del software, avanza a la siguiente pantalla para conocer más al respecto.
Las fases que componen el ciclo de vida de software son:
  1. Planteamiento del problema
  2. Análisis del problema
  3. Diseño del algoritmo
  4. Implementación o codificación
  5. Pruebas y validación
  6. Documentación del programa
  7. Mantenimiento
 
A continuación se describe cada una de ellas:
 Fases que componen el ciclo de vida de software
Planteamiento del problema
Es la primera fase del ciclo, consiste únicamente en elegir el problema que se quiere resolver para poder comenzar su análisis.

Análisis del problema
En esta fase se determina ¿qué hace el programa? Por lo cual debe definirse de manera clara y concisa el problema en cuestión, se debe establecer el ámbito del problema, las características, limitaciones y modelos de lo que se desea resolver. Este paso debe conducir a una especificación  completa del problema en donde se describa cuáles son los datos  requeridos para resolverlo (datos de entrada)  y cuál es el resultado deseado (salida).

El análisis de nuestro ejemplo es muy simple y se resume en la siguiente tabla:
¿Cuál es la salida deseada?
El área de un cuadrado, la cual identificaremos como
¿Qué método(s) se pueden utilizar para llegar a la solución?
El área de un rectángulo se puede calcular con la siguiente fórmula:
Área = Base x altura
¿Qué datos de entrada se requieren? 
Por el planteamiento del problema y dado el método anterior, los únicos datos que se requieren son: la medida de la base que se representa por b y la medida de la altura indicada por h
¿Qué datos o información adicional es necesaria para solucionar el problema?
En este caso no se requiere más información.
¿Existe algún problema o condiciones que deban cumplirse?
Las únicas restricciones son que las medidas de la base y altura sean mayores a cero.
Diseño de la solución
Es en esta fase se define ¿cómo el programa resuelve el problema?  Para ello, se describe paso a paso  la solución del mismo, lo cual se conoce como algoritmo.  Cuando el problema es grande se recomienda dividirlo en subproblemas más pequeños y resolver por separado cada uno de ellos. A esta metodología se le conoce como diseño descendente (top-down) o modular. Existen diferentes formas de representar un algoritmo algunas formales, como una fórmula matemática, o informales, como es el caso del lenguaje natural.
En la siguiente unidad estudiaremos a mayor profundidad los algoritmos y su representación, pero para seguir con el desarrollo de nuestro programa ejemplo, plantearemos la solución como una secuencia de pasos en español.
Algoritmo que calcula el área de un rectángulo
  1. Obtener la medida de la base (b) y la altura (h)
  2. Calcular: área = b * h
  3. Imprimir el resultado (área)
 El programa 1.1 es otra forma de representar la solución de este problema, se conoce como pseudocódigo.
Implementación (codificación)
El algoritmo no puede ser ejecutado por una computadora por ello debe  traducirse a un lenguaje de programación (como por ejemplo C) para obtener un programa fuente que se traduzca a lenguaje de máquina para que sea ejecutado por la computadora. En el siguiente cuadro se muestra la codificación en lenguaje C del algoritmo, por ahora no es necesario que lo comprendas puesto que esto lo podrás hacer conforme vayas aprendiendo a programar, por lo pronto solamente se muestra con fines ilustrativos.
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
main()
{
       int b,h, area;
       printf("Ingresa la base y altura:");
       scanf("%d %d", &b,&h);
       area = b * h;
       printf("Area = %d", area);
}

Validación y pruebas
Esta fase debe hacerse una vez que se ha diseñado el algoritmo y después de que se codifica, sirve para verificar que son correctos. Existen diferentes formas de probar que la solución es correcta, algunas de ellas formales y otras informales: las primera se utilizan para garantizar que el programa o algoritmo siempre calcula el resultado deseado para cualquier conjunto de datos de entrada; en cambio, en las segundas sólo se prueba que funciona correctamente para algunos datos de entrada, tratando de encontrar posibles errores, en este caso no se puede garantizar el programa o algoritmo calcule la salida correcta para cualquier conjunto de datos. En cualquiera de los dos casos, si se encuentra alguna falla se debe corregir y volver a realizar pruebas. En este curso utilizaremos las pruebas de escritorio, las cuales se explicarán en la unidad 2.

El ejemplo es muy sencillo y si ejecutamos manualmente el programa o algoritmo mostrado en la fase anterior, con un caso específico de rectángulo veremos que ambos son correctos. En la siguiente figura se ilustra la ejecución del programa:

Documentación
Cualquier proyecto de software por la complejidad que tiene requiere tanto las ideas principales como  el desarrollo de principio a fin sea documentado, con el fin de que cualquiera puedan entender la lógica del programa y de ser necesario pueda modificarlos sin tantas complicaciones. Es común que si se desea modificar un programa y no se tiene información acerca de cómo fue construido sea más fácil volverlo a hacer que intentar entenderlo. Uno de los mejores ejemplos de la importancia de la documentación es el software libre, en el cual colaboran diversos desarrolladores para su elaboración, los cuales se encuentran en diferentes puntos geográficos de globo terráqueo, así que la forma de entender que está haciendo cada uno y bajo que método es la documentación. Además de que se debe tomar en cuenta que se llama software libre porque está disponible el código fuente para que cualquier persona pueda modificarlo a su conveniencia.

Como parte de la documentación también deben incluirse manuales de usuario y las normas de mantenimiento para que se haga un buen uso del software.
Mantenimiento
Esta fase tiene sentido una vez que fue terminada una primera versión del programa y ya está siendo utilizado. Ya que en ésta se actualiza y modifica para corregir errores no detectados o para cambiar y/o agregar una nueva función.  Por ejemplo, se puede extender el programa 1.1, que calcula el área de un rectángulo para que también calcule su perímetro.
El siguiente conjunto de instrucciones calcula el área y perímetro de un rectángulo.

#include<stdio.h>
 #include<stdlib.h>
 main()
 {
 int b,h, area, perimetro;
 printf("Ingresa la base y altura:");
 scanf("%d %d", &b,&h);
 perimetro = 2*b + 2*h;
 area = b * h;
 printf("Perimetro = %d", perimetro);
 printf("Area = %d", area);
 }
En el programa se resaltan las instrucciones que se añadieron al programa para calcular el perímetro.

Actividad Integradora
Ha llegado el momento de verificar qué tanto has aprendido con esta unidad. Realiza la siguiente actividad, la cual tiene una doble finalidad: la primera, que reconozcas qué tanto has aprendido para que por ti mismo valores si la manera en que te has conducido hasta ahora por la asignatura ha sido o no la correcta; y la segunda, que te diviertas ganándole a la ignorancia, porque no todo deben ser letras y números, ¡llegó la hora de jugar!

  •  1. El Modelo de Von Neumann propone que los programas y los datos sean almacenados en la CPU de la computadora para que puedan ser procesados.  FALSO.- ¡Correcto! El Modelo de Von Neumann propone que los datos y programas sean almacenados en la memoria principal de la computadora, evitando así que tengan que reconstruirse cada vez que se quisiera realizar una nueva tarea.
  •  2. Los datos que requiere un programa para realizar un cálculo deben estar en la memoria, de lo contrario no pueden ser procesados. VERDADERO.- ¡Correcto! Cuando se requiere un dato para realizar una instrucción la unidad de control se comunica con la memoria para obtenerlo y así poder hacer la operación indicada.
  •  3. El sistema operativo, los compiladores y los editores de texto son ejemplos de software. VERDADERO.- ¡Correcto! Todos ellos son programas que permiten que la computadora realice ciertas tareas.
  •  4. El teclado, el mouse y el scanner son ejemplos de dispositivos de salida. FALSO.- ¡Correcto! Los dispositivos de salida permiten enviar datos de la computadora al usuario y la función de todos los ejemplos listados en el enunciado es contraria (permiten que el usuario ingrese datos a la computadora).
  •  5. Para ejecutar la siguiente instrucción X = 2 * Y  Principalmente intervienen la unidad de control, la ALU y la memoria. VERDADERO.- ¡Correcto! La unidad de control envía todas las señales a los dispositivos involucrados en la ejecución de un programa; la Unidad Aritmética y Lógica (ALU) es la encargada de realizar todas las operaciones aritméticas y lógicas; y en la memoria se encuentran almacenados los datos.
  •  6. Los datos y los programas se almacenan en la memoria ROM. FALSO.- ¡Correcto! La memoria ROM sólo es de lectura, así que no es posible modificarla. Los datos y programas se almacenan en la memoria RAM.
  • 7. Los datos almacenados en memoria están representados como cadenas de unos y ceros. VERDADERO.- ¡Correcto! La computadora sólo entiende lenguaje de máquina, que son cadenas de ceros y unos, así que tanto los datos como los programas se traducen a éste para que puedan almacenarse en la memoria y sean procesados.
  •  8. La computadora puede ejecutar directamente los programas escritos en lenguajes de alto nivel, como C, Java o PHP. FALSO.- ¡Correcto! Para que la computadora pueda ejecutar un programa escrito en un lenguaje de alto nivel debe traducirse a lenguaje de máquina, esta tarea la realiza un compilador o un intérprete.
  • 9. La diferencia entre un compilador y un intérprete es que: el primero traduce y ejecuta una a una las instrucciones del programa fuente, en cambio un intérprete traduce todo el programa fuente a lenguaje de máquina generando un programa objeto que después se convierte en un programa ejecutable. FALSO.- ¡Correcto! El compilador es el que genera un programa ejecutable, de esta manera no es necesario volver a traducir el programa cada vez que se quiere ejecutar. El intérprete sólo traduce y ejecuta, una por una cada instrucción, sin generar ningún programa ejecutable, así que cada vez que se quiere ejecutar un programa se tiene que volver a traducir.
  • 10. Las fases para resolver un problema mediante una computadora son:
Diseño de la solución
Implementación del programa
Validación y pruebas
Documentación
FALSO .- Correcto! Antes de realizar el diseño de la solución (algoritmo) se requiere hacer un análisis del problema donde se identifique la entrada y la salida del programa que se va a desarrollar.

¡Muy bien! No olvides consultar cualquier duda que te surja con tu Facilitador.
¿Cómo te fue? ¿Pudiste vencer a la ignorancia? Recuerda que es muy importante que las bases del curso las tengas muy bien asimiladas y comprendidas, pues estás comenzando tu camino en el mundo de la programación y si tus bases no son sólidas difícilmente podrás seguir con los temas y asignaturas posteriores.
Si derrotaste con facilidad a la ignorancia, ¡felicidades!, parece que has comprendido bien lo esencial de la unidad; si por el contrario, fuiste derrotada(o), no te desanimes, mejor vuelve a repasar los contenidos en los que te viste más débil y recuerda que cuentas con el apoyo de tu facilitador(a) para explicarte más a fondo los temas que se te puedan dificultar.
Autoevaluación de la Unidad 1
Para finalizar las actividades de la Unidad 1, realiza el cuestionario de autoevaluación que hemos preparado para ti, como complemento de la actividad que acabas de realizar. Ingresa al Cuestionario y contesta las preguntas que se te presentan. Para ingresar, en la ruta (parte superior izquierda del aula) da clic en Fundamentos. Se enlistarán las actividades de la unidad, da clic en la Autoevaluación de la Unidad 1.
Cierre de la unidad
Aquí concluimos la primera unidad de nuestro curso en la que, de manera general, podemos decir que aprendimos las partes que integran una computadora y la manera en que cada una de ellas interactúa para obtener como resultado la interacción con el usuario.
También aprendimos que existen varias formas de comunicarnos o hacernos entender por estas máquinas a través de lo que denominamos Lenguajes de programación y que existen varios paradigmas que determinan las características de esos lenguajes.
Por último, conocimos las fases que se siguen cuando se realiza un programa de computadora, independientemente del lenguaje que se utilice.
Si todo esto que acabamos de decir te parece ya familiar, es decir, si sabes a que nos estamos refiriendo al mencionar lo anterior, entonces ya estás lista(o) para continuar con la unidad dos.
¡Adelante!
Fuentes de consulta
Guerrero, F. (s.f.). mailxmail.com. Recuperado el 15 de agosto de 2010, de http://www.mailxmail.com/curso-introduccion-lenguaje-c
Joyanes, L., & Zohanero, I. (2005). Programación en C. Metodología, algoritmos y estructuras de datos. España: Mc Graw Hill.
Reyes, A., & Cruz, D. (2009). Notas de clase: Introducción a la programación. México, D.F.: UACM.
Viso, E., & Pelaez, C. (2007). Introducción a las ciencias de la computación con Java. México, D.F.: La prensas de ciencias, Facultad de Ciencias, UNAM.


Preguntas de la Unidad 1
Las etapas del ciclo de vida de software son: I. Codificación; II. Pruebas y validación; III. Análisis del problema; IV. Diseño de la solución; V. Mantenimiento. El orden en que se realizan es:
Seleccione una respuesta.

III, IV, I, II, V
 A partir del planteamiento del problema, se debe analizar que se requiere (datos de entrada) y que sé espera (salida). Después se diseña una solución (algoritmo), el cual se debe codificar en un lenguaje de programación. Después se debe verificar que funcione. Posteriormente, si requiere una modificación para corrección o extensión se realizará el mantenimiento.
Correcto

La diferencia entre un intérprete y un compilador es:

El intérprete traduce una a una cada instrucción mientras las va ejecutando. En cambio, el compilador traduce todo el programa, generando un programa objeto que después se convierte en un programa ejecutable.
La diferencia entre un intérprete y un compilador es que el intérprete traduce una a una cada instrucción mientras las va ejecutando. En cambio, el compilador traduce todo el programa, generando un programa objeto que después se convierte en un programa ejecutable.
Correcto

Es un ejemplo de una instrucción en lenguaje ensamblador.

MOV R2, R7 
MOV R2, R7 es un ejemplo de una instrucción en lenguaje ensamblador.
Correcto

De acuerdo con el modelo de Von Neumann, los datos de un programa se almacenan en:

En la memoria RAM
Para que los datos sean procesados deben estar en la memoria principal, específicamente en la memoria RAM.
Correcto

Son ejemplos de dispositivos de salida

Bocinas e impresora
Las bocinas e impresora son ejemplos de dispositivos de salida.
Correcto


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