Sistema operativo

Interaccin entre el SO con el resto de las partes.

Estimacin del uso de sistemas operativos en computadoras de escritorio con acceso a Internet en enero de 2012.

Estimacin del uso de versiones de sistemas operativos segn una muestra de computadoras con acceso a Internet en enero de 2012.

Estimacin del uso de sistemas operativos en dispositivos mviles con acceso a Internet en enero de 2012.

Estimacin del uso de sistemas operativos segn una muestra de computadoras con acceso a Internet en noviembre de 2009.1Un sistema operativo (SO o, frecuentemente, OS del ingls Operating System) es un programa o conjunto de programas de un sistema informtico que gestiona los recursos de hardware y provee servicios a los programas de aplicacin, ejecutndose en modo privilegiado respecto de los restantes (aunque puede que parte del mismo se ejecute en espacio de usuario).2Ntese que es un error comn muy extendido denominar al conjunto completo de herramientas sistema operativo,3 es decir, la inclusin en el mismo trmino de programas como el explorador de ficheros, el navegador web y todo tipo de herramientas que permiten la interaccin con el sistema operativo. Otro ejemplo para comprender esta diferencia se encuentra en la plataforma Amiga, donde el entorno grfico de usuario se distribua por separado, de modo que, tambin poda reemplazarse por otro, como era el caso de directory Opus o incluso manejarlo arrancando con una lnea de comandos y el sistema grfico. De este modo, comenzaba a funcionar con el propio sistema operativo que llevaba incluido en una ROM, por lo que era cuestin del usuario decidir si necesitaba un entorno grfico para manejar el sistema operativo o simplemente otra aplicacin. Uno de los ms prominentes ejemplos de esta diferencia, es el ncleo Linux, usado en las llamadas distribuciones Linux, ya que al estar tambin basadas en Unix, proporcionan un sistema de funcionamiento similar. Este error de precisin, se debe a la modernizacin de la informtica llevada a cabo a finales de los 80, cuando la filosofa de estructura bsica de funcionamiento de los grandes computadores4 se redise a fin de llevarla a los hogares y facilitar su uso, cambiando el concepto de computador multiusuario, (muchos usuarios al mismo tiempo) por un sistema monousuario (nicamente un usuario al mismo tiempo) ms sencillo de gestionar.5 (Vase AmigaOS, beOS o Mac OS como los pioneros6 de dicha modernizacin, cuando los Amiga fueron bautizados con el sobrenombre de Video Toasters7 por su capacidad para la Edicin de vdeo en entorno multitarea round robin, con gestin de miles de colores e interfaces intuitivos para diseo en 3D.En ciertos textos, el sistema operativo es llamado indistintamente como ncleo o kernel, pero debe tenerse en cuenta que esta identidad entre kernel y sistema operativo es solo cierta si el ncleo es monoltico, un diseo comn entre los primeros sistemas. En caso contrario, es incorrecto referirse al sistema operativo como ncleo.Uno de los propsitos del sistema operativo que gestiona el ncleo intermediario consiste en gestionar los recursos de localizacin y proteccin de acceso del hardware, hecho que alivia a los programadores de aplicaciones de tener que tratar con estos detalles. La mayora de aparatos electrnicos que utilizan microprocesadores para funcionar, llevan incorporado un sistema operativo (telfonos mviles, reproductores de DVD, computadoras, radios, enrutadores, etc.). En cuyo caso, son manejados mediante una interfaz grfica de usuario, un gestor de ventanas o un entorno de escritorio, si es un celular, mediante una consola o control remoto si es un DVD y, mediante una lnea de comandos o navegador web si es un enrutador.Perspectiva histricaLos primeros sistemas (1945-1955) eran grandes mquinas operadas desde la consola maestra por los programadores. Durante la dcada siguiente (1955-1965) se llevaron a cabo avances en el hardware: lectoras de tarjetas, impresoras, cintas magnticas, etc. Esto a su vez provoc un avance en el software: compiladores, ensambladores, cargadores, manejadores de dispositivos, etc.A finales de los aos 1980, una computadora Commodore Amiga equipada con una aceleradora Video Toaster era capaz de producir efectos comparados a sistemas dedicados que costaban el triple. Un Video Toaster junto a Lightwave ayud a producir muchos programas de televisin y pelculas, entre las que se incluyen Babylon 5, SeaQuest DSV y Terminator 2.8Problemas de explotacin y soluciones inicialesEl problema principal de los primeros sistemas era la baja utilizacin de los mismos, la primera solucin fue poner un operador profesional que lo manejase, con lo que se eliminaron las hojas de reserva, se ahorr tiempo y se aument la velocidad.Para ello, los trabajos se agrupaban de forma manual en lotes mediante lo que se conoce como procesamiento por lotes (batch) sin automatizar.Monitores residentes

Fichas en lenguaje de procesamiento por lotes, con programa y datos, para ejecucin secuencial.Segn fue avanzando la complejidad de los programas, fue necesario implementar soluciones que automatizaran la organizacin de tareas sin necesidad de un operador. Debido a ello se crearon los monitores residentes: programas que residan en memoria y que gestionaban la ejecucin de una cola de trabajos.Un monitor residente estaba compuesto por un cargador, un Intrprete de comandos y un controlador (drivers) para el manejo de entrada/salida.Sistemas con almacenamiento temporal de E/SLos avances en el hardware crearon el soporte de interrupciones y posteriormente se llev a cabo un intento de solucin ms avanzado: solapar la E/S de un trabajo con sus propios clculos, por lo que se cre el sistema de bfers con el siguiente funcionamiento: Un programa escribe su salida en un rea de memoria (bfer 1). El monitor residente inicia la salida desde el buffer y el programa de aplicacin calcula depositando la salida en el buffer 2. La salida desde el buffer 1 termina y el nuevo clculo tambin. Se inicia la salida desde el buffer 2 y otro nuevo clculo dirige su salida al buffer 1. El proceso se puede repetir de nuevo.Los problemas surgen si hay muchas ms operaciones de clculo que de E/S (limitado por la CPU) o si por el contrario hay muchas ms operaciones de E/S que clculo (limitado por la E/S).SpoolersHace aparicin el disco magntico con lo que surgen nuevas soluciones a los problemas de rendimiento. Se eliminan las cintas magnticas para el volcado previo de los datos de dispositivos lentos y se sustituyen por discos (un disco puede simular varias cintas). Debido al solapamiento del clculo de un trabajo con la E/S de otro trabajo se crean tablas en el disco para diferentes tareas, lo que se conoce como Spool (Simultaneous Peripherial Operation On-Line).Sistemas operativos multiprogramadosSurge un nuevo avance en el hardware: el hardware con proteccin de memoria. Lo que ofrece nuevas soluciones a los problemas de rendimiento: Se solapa el clculo de unos trabajos con la entrada/salida de otros trabajos. Se pueden mantener en memoria varios programas. Se asigna el uso de la CPU a los diferentes programas en memoria.Debido a los cambios anteriores, se producen cambios en el monitor residente, con lo que ste debe abordar nuevas tareas, naciendo lo que se denomina como Sistemas Operativos multiprogramados, los cuales cumplen con las siguientes funciones: Administrar la memoria. Gestionar el uso de la CPU (planificacin). Administrar el uso de los dispositivos de E/S.Cuando desempea esas tareas, el monitor residente se transforma en un sistema operativo multiprogramado.Llamadas al sistema operativoDefinicin breve: llamadas que ejecutan los programas de aplicacin para pedir algn servicio al SO.Cada SO implementa un conjunto propio de llamadas al sistema. Ese conjunto de llamadas es la interfaz del SO frente a las aplicaciones. Constituyen el lenguaje que deben usar las aplicaciones para comunicarse con el SO. Por ello si cambiamos de SO, y abrimos un programa diseado para trabajar sobre el anterior, en general el programa no funcionar, a no ser que el nuevo SO tenga la misma interfaz. Para ello: Las llamadas correspondientes deben tener el mismo formato. Cada llamada al nuevo SO tiene que dar los mismos resultados que la correspondiente del anterior.Modos de ejecucin en un CPULas aplicaciones no deben poder usar todas las instrucciones de la CPU. No obstante el Sistema Operativo, tiene que poder utilizar todo el conjunto de instrucciones del CPU. Por ello, una CPU debe tener (al menos) dos modos de operacin diferentes: Modo usuario: el CPU podr ejecutar slo las instrucciones del juego restringido de las aplicaciones. Modo supervisor: la CPU debe poder ejecutar el juego completo de instrucciones.Llamadas al sistemaUna aplicacin, normalmente no sabe dnde est situada la rutina de servicio de la llamada. Por lo que si sta se codifica como una llamada de funcin, cualquier cambio en el S.O. hara que hubiera que reconstruir la aplicacin.Pero lo ms importante es que una llamada de funcin no cambia el modo de ejecucin de la CPU. Con lo que hay que conseguir llamar a la rutina de servicio, sin tener que conocer su ubicacin, y hacer que se fuerce un cambio de modo de operacin de la CPU en la llamada (y la recuperacin del modo anterior en el retorno).Esto se hace utilizando instrucciones mquina diseadas especficamente para este cometido, distintas de las que se usan para las llamadas de funcin.Bibliotecas de interfaz de llamadas al sistemaLas llamadas al sistema no siempre tienen una expresin sencilla en los lenguajes de alto nivel, por ello se crean las bibliotecas de interfaz, que son bibliotecas de funciones que pueden usarse para efectuar llamadas al sistema. Las hay para distintos lenguajes de programacin.La aplicacin llama a una funcin de la biblioteca de interfaz (mediante una llamada normal) y esa funcin es la que realmente hace la llamada al sistema.Interrupciones y excepcionesEl SO ocupa una posicin intermedia entre los programas de aplicacin y el hardware. No se limita a utilizar el hardware a peticin de las aplicaciones ya que hay situaciones en las que es el hardware el que necesita que se ejecute cdigo del SO. En tales situaciones el hardware debe poder llamar al sistema, pudiendo deberse estas llamadas a dos condiciones: Algn dispositivo de E/S necesita atencin. Se ha producido una situacin de error al intentar ejecutar una instruccin del programa (normalmente de la aplicacin).En ambos casos, la accin realizada no est ordenada por el programa de aplicacin, es decir, no figura en el programa.Segn los dos casos anteriores tenemos las interrupciones y la excepciones: Interrupcin: seal que enva un dispositivo de E/S a la CPU para indicar que la operacin de la que se estaba ocupando, ya ha terminado. Excepcin: una situacin de error detectada por la CPU mientras ejecutaba una instruccin, que requiere tratamiento por parte del SO.Tratamiento de las interrupcionesUna interrupcin se trata en todo caso, despus de terminar la ejecucin de la instruccin en curso.El tratamiento depende de cul sea el dispositivo de E/S que ha causado la interrupcin, ante la cual debe poder identificar el dispositivo que la ha causado.La ventaja de este procedimiento es que no se tiene que perder tiempo ejecutando continuamente rutinas para consultar el estado del perifrico. El inconveniente es que el dispositivo debe tener los circuitos electrnicos necesarios para acceder al sistema de interrupciones del computador.Importancia de las interrupcionesEl mecanismo de tratamiento de las interrupciones permite al SO utilizar la CPU en servicio de una aplicacin, mientras otra permanece a la espera de que concluya una operacin en un dispositivo de E/S.El hardware se encarga de avisar al SO cuando el dispositivo de E/S ha terminado y el SO puede intervenir entonces, si es conveniente, para hacer que el programa que estaba esperando por el dispositivo, se contine ejecutando.En ciertos intervalos de tiempo puede convenir no aceptar seales de interrupcin. Por ello las interrupciones pueden inhibirse por programa (aunque esto no deben poder hacerlo las mismas).Un ejemplo de sincronismo por interrupcin es el almacenamiento de caracteres introducidos mediante el teclado. Cuando se introduce un carcter, se codifica en el registro de datos del dispositivo y adems se activa un bit del registro de estado quien crea una interrupcin en el hardware. El procesador deja temporalmente la tarea que estaba completando y ejecuta la rutina de atencin a la interrupcin correspondiente. El teclado almacena el carcter en el vector de memoria intermedia ( tambin llamado buffer) asociada al teclado y despierta el proceso que haba en el estado de espera de la operacin de entrada/salida.ExcepcionesCuando la CPU intenta ejecutar una instruccin incorrectamente construida, la unidad de control lanza una excepcin para permitir al SO ejecutar el tratamiento adecuado. Al contrario que en una interrupcin, la instruccin en curso es abortada. Las excepciones al igual que las interrupciones deben estar identificadas.Clases de excepcionesLas instrucciones de un programa pueden estar mal construidas por diversas razones: El cdigo de operacin puede ser incorrecto. Se intenta realizar alguna operacin no definida, como dividir por cero. La instruccin puede no estar permitida en el modo de ejecucin actual. La direccin de algn operando puede ser incorrecta o se intenta violar alguno de sus permisos de uso.Importancia de las excepcionesEl mecanismo de tratamiento de las excepciones es esencial para impedir, junto a los modos de ejecucin de la CPU y los mecanismos de proteccin de la memoria, que las aplicaciones realicen operaciones que no les estn permitidas. En cualquier caso, el tratamiento especfico de una excepcin lo realiza el SO.Como en el caso de las interrupciones, el hardware se limita a dejar el control al SO, y ste es el que trata la situacin como convenga.Es bastante frecuente que el tratamiento de una excepcin no retorne al programa que se estaba ejecutando cuando se produjo la excepcin, sino que el SO aborte la ejecucin de ese programa. Este factor depende de la pericia del programador para controlar la excepcin adecuadamente.Componentes de un sistema operativo

Componentes del Sistema Operativo.Gestin de procesosUn proceso es simplemente, un programa en ejecucin que necesita recursos para realizar su tarea: tiempo de CPU, memoria, archivos y dispositivos de E/S. El SO es el responsable de: Crear y destruir procesos Parar y reanudar procesos Ofrecer mecanismos para que los procesos puedan comunicarse y se sincronicenLa gestin de procesos podra ser similar al trabajo de oficina. Se puede tener una lista de tareas a realizar y a estas fijarles prioridades alta, media, baja por ejemplo. Debemos comenzar haciendo las tareas de prioridad alta primero y cuando se terminen seguir con las de prioridad media y despus las de baja. Una vez realizada la tarea se tacha. Esto puede traer un problema que las tareas de baja prioridad pueden que nunca lleguen a ejecutarse. y permanezcan en la lista para siempre. Para solucionar esto, se puede asignar alta prioridad a las tareas ms antiguas.Gestin de la memoria principalLa memoria es una gran tabla de palabras o bytes que se referencian cada una mediante una direccin nica. Este almacn de datos de rpido acceso es compartido por la CPU y los dispositivos de E/S, es voltil y pierde su contenido ante fallos del sistema. El SO es el responsable de: Conocer qu partes de la memoria estn siendo utilizadas y por quin Decidir qu procesos se cargarn en memoria cuando haya espacio disponible Asignar y reclamar espacio de memoria cuando sea necesarioGestin del almacenamiento secundarioUn sistema de almacenamiento secundario es necesario, ya que la memoria principal (almacenamiento primario) es voltil y adems muy pequea para almacenar todos los programas y datos. Tambin es necesario mantener los datos que no convenga mantener en la memoria principal. El SO se encarga de: Planificar los discos. Gestionar el espacio libre. Asignar el almacenamiento. Verificar que los datos se guarden en ordenEl sistema de entrada y salidaConsiste en un sistema de almacenamiento temporal (cach), una interfaz de manejadores de dispositivos y otra para dispositivos concretos. El sistema operativo debe gestionar el almacenamiento temporal de E/S y servir las interrupciones de los dispositivos de E/S.Sistema de archivosArtculo principal: Sistema de archivosLos archivos son colecciones de informacin relacionada, definidas por sus creadores. stos almacenan programas (en cdigo fuente y objeto) y datos tales como imgenes, textos, informacin de bases de datos, etc. El SO es responsable de: Construir, eliminar archivos y directorios. Ofrecer funciones para manipular archivos y directorios. Establecer la correspondencia entre archivos y unidades de almacenamiento. Realizar copias de seguridad de archivos.Existen diferentes sistemas de archivos, es decir, existen diferentes formas de organizar la informacin que se almacena en las memorias (normalmente discos) de los ordenadores. Por ejemplo, existen los sistemas de archivos FAT, FAT32, ext3, NTFS, XFS, etc.Desde el punto de vista del usuario estas diferencias pueden parecer insignificantes a primera vista, sin embargo, existen diferencias muy importantes. Por ejemplo, los sistemas de ficheros FAT32 y NTFS, que se utilizan fundamentalmente en sistemas operativos de Microsoft, tienen una gran diferencia para un usuario que utilice una base de datos con bastante informacin ya que el tamao mximo de un fichero con un sistema de archivos FAT32 est limitado a 4 gigabytes, sin embargo, en un sistema NTFS el tamao es considerablemente mayor.Sistemas de proteccinMecanismo que controla el acceso de los programas o los usuarios a los recursos del sistema. El SO se encarga de: Distinguir entre uso autorizado y no autorizado. Especificar los controles de seguridad a realizar. Forzar el uso de estos mecanismos de proteccin.Sistema de comunicacionesPara mantener las comunicaciones con otros sistemas es necesario poder controlar el envo y recepcin de informacin a travs de las interfaces de red. Tambin hay que crear y mantener puntos de comunicacin que sirvan a las aplicaciones para enviar y recibir informacin, y crear y mantener conexiones virtuales entre aplicaciones que estn ejecutndose localmente y otras que lo hacen remotamente.Programas de sistemaSon aplicaciones de utilidad que se suministran con el SO pero no forman parte de l. Ofrecen un entorno til para el desarrollo y ejecucin de programas, siendo algunas de las tareas que realizan: Manipulacin y modificacin de archivos. Informacin del estado del sistema. Soporte a lenguajes de programacin. Comunicaciones.Gestor de recursosComo gestor de recursos, el sistema operativo administra: La unidad central de procesamiento (donde est alojado el microprocesador). Los dispositivos de entrada y salida. La memoria principal (o de acceso directo). Los discos (o memoria secundaria). Los procesos (o programas en ejecucin). Y en general todos los recursos del sistema.ClasificacinAdministracin de tareas Monotarea: Solamente permite ejecutar un proceso (aparte de los procesos del propio SO) en un momento dado. Una vez que empieza a ejecutar un proceso, continuar hacindolo hasta su finalizacin y/o interrupcin. Multitarea: Es capaz de ejecutar varios procesos al mismo tiempo. Este tipo de SO. normalmente asigna los recursos disponibles (CPU, memoria, perifricos) de forma alternada a los procesos que los solicitan, de manera que el usuario percibe que todos funcionan a la vez, de forma concurrente.Administracin de usuarios Monousuario: Slo permite ejecutar los programas de un usuario al mismo tiempo. Multiusuario: Permite que varios usuarios ejecuten simultneamente sus programas, accediendo a la vez a los recursos de la computadora. Normalmente estos sistemas operativos utilizan mtodos de proteccin de datos, de manera que un programa no pueda usar o cambiar los datos de otro usuario.Manejo de recursos Centralizado: Permite usar los recursos de una sola computadora. Distribuido: Permite utilizar los recursos (memoria, CPU, disco, perifricos...) de ms de una computadora al mismo tiempo.Ejemplos de sistemas operativos para PC Microsoft Windows OS X GNU/Linux Unix Solaris FreeBSD OpenBSD Google Chrome OS Debian Ubuntu Mandriva Sabayon Fedora Puppy Linux Haiku (BeOS) Plan 9 Android TuquitoEjemplos de sistemas operativos para dispositivos mvilesArtculo principal: Sistema operativo mvil Android iOS Bada BlackBerry OS BlackBerry 10 Windows Phone Symbian OS HP webOS Firefox OS Ubuntu Phone OS Tizen Asha PlatformLenguaje de programacinUn lenguaje de programacin es un lenguaje formal diseado para expresar procesos que pueden ser llevados a cabo por mquinas como las computadoras.Pueden usarse para crear programas que controlen el comportamiento fsico y lgico de una mquina, para expresar algoritmos con precisin, o como modo de comunicacin humana.1Est formado por un conjunto de smbolos y reglas sintcticas y semnticas que definen su estructura y el significado de sus elementos y expresiones. Al proceso por el cual se escribe, se prueba, se depura, se compila (de ser necesario) y se mantiene el cdigo fuente de un programa informtico se le llama programacin.Tambin la palabra programacin se define como el proceso de creacin de un programa de computadora, mediante la aplicacin de procedimientos lgicos, a travs de los siguientes pasos: El desarrollo lgico del programa para resolver un problema en particular. Escritura de la lgica del programa empleando un lenguaje de programacin especfico (codificacin del programa). Ensamblaje o compilacin del programa hasta convertirlo en lenguaje de mquina. Prueba y depuracin del programa. Desarrollo de la documentacin.Existe un error comn que trata por sinnimos los trminos 'lenguaje de programacin' y 'lenguaje informtico'. Los lenguajes informticos engloban a los lenguajes de programacin y a otros ms, como por ejemplo HTML (lenguaje para el marcado de pginas web que no es propiamente un lenguaje de programacin, sino un conjunto de instrucciones que permiten estructurar el contenido de los documentos).Permite especificar de manera precisa sobre qu datos debe operar una computadora, cmo deben ser almacenados o transmitidos y qu acciones debe tomar bajo una variada gama de circunstancias. Todo esto, a travs de un lenguaje que intenta estar relativamente prximo al lenguaje humano o natural. Una caracterstica relevante de los lenguajes de programacin es precisamente que ms de un programador pueda usar un conjunto comn de instrucciones que sean comprendidas entre ellos para realizar la construccin de un programa de forma colaborativa.Historia

Cdigo Fortran en una tarjeta perforada, mostrando el uso especializado de las columnas 1-5, 6 y 73-80.Para que la computadora entienda nuestras instrucciones debe usarse un lenguaje especfico conocido como cdigo mquina, el cual la mquina comprende fcilmente, pero que lo hace excesivamente complicado para las personas. De hecho slo consiste en cadenas extensas de nmeros 0 y 1.Para facilitar el trabajo, los primeros operadores de computadoras decidieron hacer un traductor para reemplazar los 0 y 1 por palabras o abstraccin de palabras y letras provenientes del ingls; ste se conoce como lenguaje ensamblador. Por ejemplo, para sumar se usa la letra A de la palabra inglesa add (sumar). El lenguaje ensamblador sigue la misma estructura del lenguaje mquina, pero las letras y palabras son ms fciles de recordar y entender que los nmeros.La necesidad de recordar secuencias de programacin para las acciones usuales llev a denominarlas con nombres fciles de memorizar y asociar: ADD (sumar), SUB (restar), MUL (multiplicar), CALL (ejecutar subrutina), etc. A esta secuencia de posiciones se le denomin "instrucciones", y a este conjunto de instrucciones se le llam lenguaje ensamblador. Posteriormente aparecieron diferentes lenguajes de programacin, los cuales reciben su denominacin porque tienen una estructura sintctica similar a los lenguajes escritos por los humanos, denominados tambin lenguajes de alto nivel.La primera programadora de computadora conocida fue Ada Lovelace, hija de Anabella Milbanke Byron y Lord Byron. Anabella introdujo en las matemticas a Ada quien, despus de conocer a Charles Babbage, tradujo y ampli una descripcin de su mquina analtica. Incluso aunque Babbage nunca complet la construccin de cualquiera de sus mquinas, el trabajo que Ada realiz con stas le hizo ganarse el ttulo de primera programadora de computadoras del mundo. El nombre del lenguaje de programacin Ada fue escogido como homenaje a esta programadora.A finales de 1953, John Backus someti una propuesta a sus superiores en IBM para desarrollar una alternativa ms prctica al lenguaje ensamblador para programar la computadora central IBM 704. El histrico equipo Fortran de Backus consisti en los programadores Richard Goldberg, Sheldon F. Best, Harlan Herrick, Peter Sheridan, Roy Nutt, Robert Nelson, Irving Ziller, Lois Haibt y David Sayre.2El primer manual para el lenguaje Fortran apareci en octubre de 1956, con el primer compilador Fortran entregado en abril de 1957. Esto era un compilador optimizado, porque los clientes eran reacios a usar un lenguaje de alto nivel a menos que su compilador pudiera generar cdigo cuyo desempeo fuera comparable al de un cdigo hecho a mano en lenguaje ensamblador.En 1960, se cre COBOL, uno de los lenguajes usados an en la actualidad, en informtica de gestin.A medida que la complejidad de las tareas que realizaban las computadoras aumentaba, se hizo necesario disponer de un mtodo ms eficiente para programarlas. Entonces, se crearon los lenguajes de alto nivel, como lo fue BASIC en las versiones introducidas en los microordenadores de la dcada de 1980. Mientras que una tarea tan sencilla como sumar dos nmeros puede necesitar varias instrucciones en lenguaje ensamblador, en un lenguaje de alto nivel bastar una sola sentencia.ElementosVariables y vectoresLas variables podran calificarse como contenedores de datos y por ello se diferencian segn el tipo de dato que son capaces de almacenar. En la mayora de lenguajes de programacin se requiere especificar un tipo de variable concreto para guardar un dato concreto. Por ejemplo, en Java, si deseamos guardar una cadena de texto deberemos especificar que la variable es del tipo String. Por otra parte, en lenguajes como el PHP este tipo de especificacin de variables no es necesario. Adems, existen variables compuestas por varias variables llamadas vectores. Un vector no es ms que un conjunto de variables consecutivas en memoria y del mismo tipo guardadas dentro de una variable contenedor. A continuacin, un listado con los tipos de variables y vectores ms comunes: Variables tipo Char: Estas variables contienen un nico carcter, es decir, una letra, un signo o un nmero. Variables tipo Int: Contienen un nmero entero. Variables tipo float: Contienen un nmero decimal. Variables tipo String: Contienen cadenas de texto, o lo que es lo mismo, es un vector con varias variables del tipo Char. Variables del tipo Boolean: Solo pueden contener un 0 o un 1. El cero es considerado para muchos lenguajes como el literal "False", mientras que el 1 se considera "True".CondicionantesLos condicionantes son estructuras de cdigo que indican que, para que cierta parte del programa se ejecute, deben cumplirse ciertas premisas; por ejemplo: que dos valores sean iguales, que un valor exista, que un valor sea mayor que otro... Estos condicionantes por lo general solo se ejecutan una vez a lo largo del programa. Los condicionantes ms conocidos y empleados en programacin son: If: Indica una condicin para que se ejecute una parte del programa. Else if: Siempre va precedido de un "If" e indica una condicin para que se ejecute una parte del programa siempre que no cumpla la condicin del if previo y si se cumpla con la que el "else if" especifique. Else: Siempre precedido de "If" y en ocasiones de "Else If". Indica que debe ejecutarse cuando no se cumplan las condiciones prvias.BuclesLos bucles son parientes cercanos de los condicionantes, pero ejecutan constantemente un cdigo mientras se cumpla una determinada condicin. Los ms frecuentes son: For: Ejecuta un cdigo mientras una variable se encuentre entre 2 determinados parmetros. While: Ejecuta un cdigo mientras que se cumpla la condicin que solicita.Hay que decir que a pesar de que existan distintos tipos de bucles, ambos son capaces de realizar exactamente las mismas funciones. El empleo de uno u otro depende, por lo general, del gusto del programador.FuncionesLas funciones se crearon para evitar tener que repetir constantemente fragmentos de cdigo. Una funcin podra considerarse como una variable que encierra cdigo dentro de si. Por lo tanto cuando accedemos a dicha variable (la funcin) en realidad lo que estamos haciendo es ordenar al programa que ejecute un determinado cdigo predefinido anteriormente.Todos los lenguajes de programacin tienen algunos elementos de formacin primitivos para la descripcin de los datos y de los procesos o transformaciones aplicadas a estos datos (tal como la suma de dos nmeros o la seleccin de un elemento que forma parte de una coleccin). Estos elementos primitivos son definidos por reglas sintcticas y semnticas que describen su estructura y significado respectivamente.Sintaxis

Con frecuencia se resaltan los elementos de la sintaxis con colores diferentes para facilitar su lectura. Este ejemplo est escrito en Python.A la forma visible de un lenguaje de programacin se le conoce como sintaxis. La mayora de los lenguajes de programacin son puramente textuales, es decir, utilizan secuencias de texto que incluyen palabras, nmeros y puntuacin, de manera similar a los lenguajes naturales escritos. Por otra parte, hay algunos lenguajes de programacin que son ms grficos en su naturaleza, utilizando relaciones visuales entre smbolos para especificar un programa.La sintaxis de un lenguaje de programacin describe las combinaciones posibles de los smbolos que forman un programa sintcticamente correcto. El significado que se le da a una combinacin de smbolos es manejado por su semntica (ya sea formal o como parte del cdigo duro de la referencia de implementacin). Dado que la mayora de los lenguajes son textuales, este artculo trata de la sintaxis textual.La sintaxis de los lenguajes de programacin es definida generalmente utilizando una combinacin de expresiones regulares (para la estructura lxica) y la Notacin de Backus-Naur (para la estructura gramtica). Este es un ejemplo de una gramtica simple, tomada de Lisp:expresin ::= tomo | listatomo ::= nmero | smbolonmero ::= [+-]? ['0'-'9']+smbolo ::= ['A'-'Z'] ['a'-'z'].*lista ::= '(' expresin* ')'Con esta gramtica se especifica lo siguiente: una expresin puede ser un tomo o una lista; un tomo puede ser un nmero o un smbolo; un nmero es una secuencia continua de uno o ms dgitos decimales, precedido opcionalmente por un signo ms o un signo menos; un smbolo es una letra seguida de cero o ms caracteres (excluyendo espacios); y una lista es un par de parntesis que abren y cierran, con cero o ms expresiones en medio.Algunos ejemplos de secuencias bien formadas de acuerdo a esta gramtica:'12345', '()', '(a b c232 (1))'No todos los programas sintcticamente correctos son semnticamente correctos. Muchos programas sintcticamente correctos tienen inconsistencias con las reglas del lenguaje; y pueden (dependiendo de la especificacin del lenguaje y la solidez de la implementacin) resultar en un error de traduccin o ejecucin. En algunos casos, tales programas pueden exhibir un comportamiento indefinido. Adems, incluso cuando un programa est bien definido dentro de un lenguaje, todava puede tener un significado que no es el que la persona que lo escribi estaba tratando de construir.Usando el lenguaje natural, por ejemplo, puede no ser posible asignarle significado a una oracin gramaticalmente vlida o la oracin puede ser falsa: "Las ideas verdes y descoloridas duermen furiosamente" es una oracin bien formada gramaticalmente pero no tiene significado comnmente aceptado. "Juan es un soltero casado" tambin est bien formada gramaticalmente pero expresa un significado que no puede ser verdadero.El siguiente fragmento en el lenguaje C es sintcticamente correcto, pero ejecuta una operacin que no est definida semnticamente (dado que p es un apuntador nulo, las operaciones p->real y p->im no tienen ningn significado):complex *p = NULL;complex abs_p = sqrt (p->real * p->real + p->im * p->im);Si la declaracin de tipo de la primera lnea fuera omitida, el programa disparara un error de compilacin, pues la variable "p" no estara definida. Pero el programa sera sintcticamente correcto todava, dado que las declaraciones de tipo proveen informacin semntica solamente.La gramtica necesaria para especificar un lenguaje de programacin puede ser clasificada por su posicin en la Jerarqua de Chomsky. La sintaxis de la mayora de los lenguajes de programacin puede ser especificada utilizando una gramtica Tipo-2, es decir, son gramticas libres de contexto. Algunos lenguajes, incluyendo a Perl y a Lisp, contienen construcciones que permiten la ejecucin durante la fase de anlisis. Los lenguajes que permiten construcciones que permiten al programador alterar el comportamiento de un analizador hacen del anlisis de la sintaxis un problema sin decisin nica, y generalmente oscurecen la separacin entre anlisis y ejecucin. En contraste con el sistema de macros de Lisp y los bloques BEGIN de Perl, que pueden tener clculos generales, las macros de C son meros reemplazos de cadenas, y no requieren ejecucin de cdigo.Semntica estticaLa semntica esttica define las restricciones sobre la estructura de los textos vlidos que resulta imposible o muy difcil expresar mediante formalismos sintcticos estndar. Para los lenguajes compilados, la semntica esttica bsicamente incluye las reglas semnticas que se pueden verificar en el momento de compilar. Por ejemplo el chequeo de que cada identificador sea declarado antes de ser usado (en lenguajes que requieren tales declaraciones) o que las etiquetas en cada brazo de una estructura case sean distintas. Muchas restricciones importantes de este tipo, como la validacin de que los identificadores sean usados en los contextos apropiados (por ejemplo no sumar un entero al nombre de una funcin), o que las llamadas a subrutinas tengan el nmero y tipo de parmetros adecuado, puede ser implementadas definindolas como reglas en una lgica conocida como sistema de tipos. Otras formas de anlisis estticos, como los anlisis de flujo de datos, tambin pueden ser parte de la semntica esttica. Otros lenguajes de programacin como Java y C# tienen un anlisis definido de asignaciones, una forma de anlisis de flujo de datos, como parte de su semntica esttica.Sistema de tiposArtculo principal: Sistema de tiposUn sistema de tipos define la manera en la cual un lenguaje de programacin clasifica los valores y expresiones en tipos, cmo pueden ser manipulados dichos tipos y cmo interactan. El objetivo de un sistema de tipos es verificar y normalmente poner en vigor un cierto nivel de exactitud en programas escritos en el lenguaje en cuestin, detectando ciertas operaciones invlidas. Cualquier sistema de tipos decidible tiene sus ventajas y desventajas: mientras por un lado rechaza muchos programas incorrectos, tambin prohbe algunos programas correctos aunque poco comunes. Para poder minimizar esta desventaja, algunos lenguajes incluyen lagunas de tipos, conversiones explcitas no checadas que pueden ser usadas por el programador para permitir explcitamente una operacin normalmente no permitida entre diferentes tipos. En la mayora de los lenguajes con tipos, el sistema de tipos es usado solamente para checar los tipos de los programas, pero varios lenguajes, generalmente funcionales, llevan a cabo lo que se conoce como inferencia de tipos, que le quita al programador la tarea de especificar los tipos. Al diseo y estudio formal de los sistemas de tipos se le conoce como teora de tipos.Lenguajes tipados versus lenguajes no tipadosEl texto que sigue es una traduccin defectuosa o incompleta.Si quieres colaborar con Wikipedia, busca el artculo original y mejora o finaliza esta traduccin.Puedes dar aviso al autor principal del artculo pegando el siguiente cdigo en su pgina de discusin: {{subst:Aviso mal traducido|Lenguaje de programacin}} ~~~~

Se dice que un lenguaje tiene tipos si la especificacin de cada operacin define tipos de datos para los cuales la operacin es aplicable, con la implicacin de que no es aplicable a otros tipos. Por ejemplo, "este texto entre comillas" es una cadena. En la mayora de los lenguajes de programacin, dividir un nmero por una cadena no tiene ningn significado. Por tanto, la mayora de los lenguajes de programacin modernos rechazaran cualquier intento de ejecutar dicha operacin por parte de algn programa. En algunos lenguajes, estas operaciones sin significado son detectadas cuando el programa es compilado (validacin de tipos "esttica") y son rechazadas por el compilador, mientras en otros son detectadas cuando el programa es ejecutado (validacin de tipos "dinmica") y se genera una excepcin en tiempo de ejecucin.Un caso especial de lenguajes de tipo son los lenguajes de tipo sencillo. Estos son con frecuencia lenguajes de marcado o de scripts, como REXX o SGML, y solamente cuentan con un tipo de datos; comnmente cadenas de caracteres que luego son usadas tanto para datos numricos como simblicos.En contraste, un lenguaje sin tipos, como la mayora de los lenguajes ensambladores, permiten que cualquier operacin se aplique a cualquier dato, que por lo general se consideran secuencias de bits de varias longitudes. Lenguajes de alto nivel sin datos incluyen BCPL y algunas variedades de Forth.En la prctica, aunque pocos lenguajes son considerados con tipo desde el punto de vista de la teora de tipos (es decir, que verifican o rechazan todas las operaciones), la mayora de los lenguajes modernos ofrecen algn grado de manejo de tipos. Si bien muchos lenguajes de produccin proveen medios para brincarse o subvertir el sistema de tipos.Tipos estticos versus tipos dinmicosEl texto que sigue es una traduccin defectuosa o incompleta.Si quieres colaborar con Wikipedia, busca el artculo original y mejora o finaliza esta traduccin.Puedes dar aviso al autor principal del artculo pegando el siguiente cdigo en su pgina de discusin: {{subst:Aviso mal traducido|Lenguaje de programacin}} ~~~~

En lenguajes con tipos estticos se determina el tipo de todas las expresiones antes de la ejecucin del programa (tpicamente al compilar). Por ejemplo, 1 y (2+2) son expresiones enteras; no pueden ser pasadas a una funcin que espera una cadena, ni pueden guardarse en una variable que est definida como fecha.Los lenguajes con tipos estticos pueden manejar tipos explcitos o tipos inferidos. En el primer caso, el programador debe escribir los tipos en determinadas posiciones textuales. En el segundo caso, el compilador infiere los tipos de las expresiones y las declaraciones de acuerdo al contexto. La mayora de los lenguajes populares con tipos estticos, tales como C++, C# y Java, manejan tipos explcitos. Inferencia total de los tipos suele asociarse con lenguajes menos populares, tales como Haskell y ML. Sin embargo, muchos lenguajes de tipos explcitos permiten inferencias parciales de tipo; tanto Java y C#, por ejemplo, infieren tipos en un nmero limitado de casos.Los lenguajes con tipos dinmicos determinan la validez de los tipos involucrados en las operaciones durante la ejecucin del programa. En otras palabras, los tipos estn asociados con valores en ejecucin en lugar de expresiones textuales. Como en el caso de lenguajes con tipos inferidos, los lenguajes con tipos dinmicos no requieren que el programador escriba los tipos de las expresiones. Entre otras cosas, esto permite que una misma variable se pueda asociar con valores de tipos distintos en diferentes momentos de la ejecucin de un programa. Sin embargo, los errores de tipo no pueden ser detectados automticamente hasta que se ejecuta el cdigo, dificultando la depuracin de los programas, no obstante, en lenguajes con tipos dinmicos se suele dejar de lado la depuracin en favor de tcnicas de desarrollo como por ejemplo BDD y TDD. Ruby, Lisp, JavaScript y Python son lenguajes con tipos dinmicos.Tipos dbiles y tipos fuertesLos lenguajes dbilmente tipados permiten que un valor de un tipo pueda ser tratado como de otro tipo, por ejemplo una cadena puede ser operada como un nmero. Esto puede ser til a veces, pero tambin puede permitir ciertos tipos de fallas que no pueden ser detectadas durante la compilacin o a veces ni siquiera durante la ejecucin.Los lenguajes fuertemente tipados evitan que pase lo anterior. Cualquier intento de llevar a cabo una operacin sobre el tipo equivocado dispara un error. A los lenguajes con tipos fuertes se les suele llamar de tipos seguros.Lenguajes con tipos dbiles como Perl y JavaScript permiten un gran nmero de conversiones de tipo implcitas. Por ejemplo en JavaScript la expresin 2 * x convierte implcitamente x a un nmero, y esta conversin es exitosa inclusive cuando x es null, undefined, un Array o una cadena de letras. Estas conversiones implcitas son tiles con frecuencia, pero tambin pueden ocultar errores de programacin.Las caractersticas de estticos y fuertes son ahora generalmente consideradas conceptos ortogonales, pero su trato en diferentes textos varia. Algunos utilizan el trmino de tipos fuertes para referirse a tipos fuertemente estticos o, para aumentar la confusin, simplemente como equivalencia de tipos estticos. De tal manera que C ha sido llamado tanto lenguaje de tipos fuertes como lenguaje de tipos estticos dbiles.Implementacin

Cdigo fuente de un programa escrito en el lenguaje de programacin Java.La implementacin de un lenguaje es la que provee una manera de que se ejecute un programa para una determinada combinacin de software y hardware. Existen bsicamente dos maneras de implementar un lenguaje: compilacin e interpretacin. Compilacin: es el proceso que traduce un programa escrito en un lenguaje de programacin a otro lenguaje de programacin, generando un programa equivalente que la mquina ser capaz interpretar. Los programas traductores que pueden realizar esta operacin se llaman compiladores. stos, como los programas ensambladores avanzados, pueden generar muchas lneas de cdigo de mquina por cada proposicin del programa fuente. Interpretacin: es una asignacin de significados a las frmulas bien formadas de un lenguaje formal. Como los lenguajes formales pueden definirse en trminos puramente sintcticos, sus frmulas bien formadas pueden no ser ms que cadenas de smbolos sin ningn significado. Una interpretacin otorga significado a esas frmulas.Se puede tambin utilizar una alternativa para traducir lenguajes de alto nivel. En lugar de traducir el programa fuente y grabar en forma permanente el cdigo objeto que se produce durante la compilacin para utilizarlo en una ejecucin futura, el programador slo carga el programa fuente en la computadora junto con los datos que se van a procesar. A continuacin, un programa intrprete, almacenado en el sistema operativo del disco, o incluido de manera permanente dentro de la mquina, convierte cada proposicin del programa fuente en lenguaje de mquina conforme vaya siendo necesario durante el procesamiento de los datos. El cdigo objeto no se graba para utilizarlo posteriormente.La siguiente vez que se utilice una instruccin, se la deber interpretar otra vez y traducir a lenguaje mquina. Por ejemplo, durante el procesamiento repetitivo de los pasos de un ciclo o bucle, cada instruccin del bucle tendr que volver a ser interpretada en cada ejecucin repetida del ciclo, lo cual hace que el programa sea ms lento en tiempo de ejecucin (porque se va revisando el cdigo en tiempo de ejecucin) pero ms rpido en tiempo de diseo (porque no se tiene que estar compilando a cada momento el cdigo completo). El intrprete elimina la necesidad de realizar una compilacin despus de cada modificacin del programa cuando se quiere agregar funciones o corregir errores; pero es obvio que un programa objeto compilado con antelacin deber ejecutarse con mucha mayor rapidez que uno que se debe interpretar a cada paso durante una ejecucin del cdigo.La mayora de lenguajes de alto nivel permiten la programacin multipropsito, aunque muchos de ellos fueron diseados para permitir programacin dedicada, como lo fue el Pascal con las matemticas en su comienzo. Tambin se han implementado lenguajes educativos infantiles como Logo mediante una serie de simples instrucciones. En la actualidad son muy populares algunos lenguajes especialmente indicados para aplicaciones web, como Perl, PHP, Ruby, Python o JavaScript.Tcnica

Libros sobre diversos lenguajes de programacin.Para escribir programas que proporcionen los mejores resultados, cabe tener en cuenta una serie de detalles. Correccin. Un programa es correcto si hace lo que debe hacer tal y como se estableci en las fases previas a su desarrollo. Para determinar si un programa hace lo que debe, es muy importante especificar claramente qu debe hacer el programa antes de desarrollarlo y, una vez acabado, compararlo con lo que realmente hace. Claridad. Es muy importante que el programa sea lo ms claro y legible posible, para facilitar as su desarrollo y posterior mantenimiento. Al elaborar un programa se debe intentar que su estructura sea sencilla y coherente, as como cuidar el estilo en la edicin; de esta forma se ve facilitado el trabajo del programador, tanto en la fase de creacin como en las fases posteriores de correccin de errores, ampliaciones, modificaciones, etc. Fases que pueden ser realizadas incluso por otro programador, con lo cual la claridad es an ms necesaria para que otros programadores puedan continuar el trabajo fcilmente. Algunos programadores llegan incluso a utilizar Arte ASCII para delimitar secciones de cdigo. Otros, por diversin o para impedir un anlisis cmodo a otros programadores, recurren al uso de cdigo ofuscado. Eficiencia. Se trata de que el programa, adems de realizar aquello para lo que fue creado (es decir, que sea correcto), lo haga gestionando de la mejor forma posible los recursos que utiliza. Normalmente, al hablar de eficiencia de un programa, se suele hacer referencia al tiempo que tarda en realizar la tarea para la que ha sido creado y a la cantidad de memoria que necesita, pero hay otros recursos que tambin pueden ser de consideracin al obtener la eficiencia de un programa, dependiendo de su naturaleza (espacio en disco que utiliza, trfico de red que genera, etc.). Portabilidad. Un programa es portable cuando tiene la capacidad de poder ejecutarse en una plataforma, ya sea hardware o software, diferente a aquella en la que se elabor. La portabilidad es una caracterstica muy deseable para un programa, ya que permite, por ejemplo, a un programa que se ha desarrollado para sistemas GNU/Linux ejecutarse tambin en la familia de sistemas operativos Windows. Esto permite que el programa pueda llegar a ms usuarios ms fcilmente.ParadigmasLos programas se pueden clasificar por el paradigma del lenguaje que se use para producirlos. Los principales paradigmas son: imperativos, declarativos y orientacin a objetos.Los programas que usan un lenguaje imperativo especifican un algoritmo, usan declaraciones, expresiones y sentencias.3 Una declaracin asocia un nombre de variable con un tipo de dato, por ejemplo: var x: integer;. Una expresin contiene un valor, por ejemplo: 2 + 2 contiene el valor 4. Finalmente, una sentencia debe asignar una expresin a una variable o usar el valor de una variable para alterar el flujo de un programa, por ejemplo: x:= 2 + 2; if x == 4 then haz_algo();. Una crtica comn en los lenguajes imperativos es el efecto de las sentencias de asignacin sobre una clase de variables llamadas "no locales".4Los programas que usan un lenguaje declarativo especifican las propiedades que la salida debe conocer y no especifica cualquier detalle de implementacin. Dos amplias categoras de lenguajes declarativos son los lenguajes funcionales y los lenguajes lgicos. Los lenguajes funcionales no permiten asignaciones de variables no locales, as, se hacen ms fcil, por ejemplo, programas como funciones matemticas.4 El principio detrs de los lenguajes lgicos es definir el problema que se quiere resolver (el objetivo) y dejar los detalles de la solucin al sistema.5 El objetivo es definido dando una lista de sub-objetivos. Cada sub-objetivo tambin se define dando una lista de sus sub-objetivos, etc. Si al tratar de buscar una solucin, una ruta de sub-objetivos falla, entonces tal sub-objetivo se descarta y sistemticamente se prueba otra ruta.La forma en la cual se programa puede ser por medio de texto o de forma visual. En la programacin visual los elementos son manipulados grficamente en vez de especificarse por medio de texto.