HISTORIA Y EVOLUCIÓN DE LOS LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN

INTRODUCCIÓN

Los ordenadores no hablan nuestro idioma, son maquinas y como tales, necesitan un lenguaje especifico pensado por el hombre para ellas. Además, necesitan constantemente interpretar todas las instrucciones que reciben. Dada la dificultad de comunicación insalvable entre el computador y el programador, pronto aparecieron lenguajes de programación que hacen posible la comunicación con el microprocesador, utilizando términos y símbolos relacionados con el tipo de problema que se debe resolver, mediante el empleo de herramientas que brinda la informática.

Estos lenguajes permiten, por un lado, escribir las operaciones que son necesarias realizar para resolver el problema de un modo parecido a como se escribiría convencionalmente (es decir, redactar adecuadamente el algoritmo de resolución del problema) y, por el otro, se encarga de traducir el algoritmo al lenguaje máquina (proceso conocido como compilación) con lo que se le confiere al programa la capacidad de corre (ser ejecutado) en el ordenador. El ordenador es en realidad tan sólo una máquina virtual, capaz de resolver todos los problemas que los usuarios seamos capaces de expresar mediante un algoritmo (programa).

En la actualidad hay muchos tipos de lenguajes de programación, cada uno de ellos con su propia gramática, su terminología especial y una sintaxis particular. Por ejemplo, existen algunos creados especialmente para aplicaciones científicas o matemáticas generales (BASIC, FORTRAN, PASCAL, etc. ); otros, en cambio, se orientan al campo empresarial y al manejo de textos y ficheros, es decir, son en realidad fundamentalmente gestores de información (COBOL, PL/1, etc. ), o muy relacionados con el lenguaje máquina del ordenador (como el C y el ASSEMBLER).

Los ordenadores se programaban en lenguaje máquina pero las dificultades que esto conllevaba, junto con la enorme facilidad de cometer errores, cuya localización era larga y compleja, hicieron concebir, en la década de los 40, la posibilidad de usar lenguajes simbólicos. Los primeros en aparecer fueron los ensambladores, fundamentalmente consistía en dar un nombre (mnemónico) a cada tipo de instrucción y cada dirección (etiqueta). Al principio sé hacia el programa sobre papel y, después se traducía a mano con la ayuda de unas tablas, y se introducían en la máquina en forma numérica, pero pronto aparecieron programas que se ensamblaban automáticamente.

 

DEFINICIONES

Es complicado definir qué es y qué no es un lenguaje de programación. Se asume generalmente que la traducción de las instrucciones a un código que comprende la computadora debe ser completamente sistemática. Normalmente es la computadora la que realiza la traducción.

A continuación, voy a redactar unos serie de definiciones de los lenguajes de programación.

Un lenguaje de programación es una notación para escribir programas, a través de los cuales podemos comunicarnos con el hardware y dar así las ordenes adecuadas para la realización de un determinado proceso. Un lenguaje esta definido por una gramática o conjunto de reglas que se aplican a un alfabeto constituido por el conjunto de símbolos utilizados. Los distintos niveles de programación existentes nos permiten acceder al hardware, de tal forma que según utilicemos un nivel u otro, así tendremos que utilizar un determinado lenguaje ligado a sus correspondientes traductores.

Conjunto de normas “lingüísticas” (palabras y símbolos) que permiten escribir un programa y que éste sea entendido por el ordenador y pueda ser trasladado a ordenadores similares para su funcionamiento en otros sistemas.

Conjunto de instrucciones, ordenes y símbolos reconocibles por autómata, a través de su unidad de programación, que le permite ejecutar la secuencia de control deseada. Al conjunto de total de estas instrucciones, ordenes y símbolos que están disponibles se le llamar lenguajes de programación del autómata. El programa esta formado por un conjunto de instrucciones, sentencias, bloques funcionales y grafismos que indican las operaciones a realizar. Las instrucciones representan la tarea más elemental de un programa: leer una entrada, realizar una operación, activar una salida, etc. La sentencia representa el mínimo conjunto de instrucciones o sentencias que realizan una tarea o función compleja: encontrar el valor de una función lógica en combinación de varias variables, consultar un conjunto de condiciones, etc. El bloque funcional es el conjunto de instrucciones o sentencias que realizan una tarea o función compleja: contadores, registros de desplazamientos, transferencias de información, etc. Todos estos elementos están relacionados entre sí mediante los símbolos o grafismos.

Es un conjunto de palabras y símbolos que permiten al usuario generar comandos e instrucciones para que la computadora los ejecute. Los lenguajes de programación deben tener instrucciones que pertenecen a las categorías ya familiares de entrada/salida, calculo/manipulación, de textos, logica/comparación, y almacenamiento/recuperación.

HISTORIA

Los primeros lenguajes de programación surgieron de la idea de Charles Babagge, la cual se le ocurrió a este hombre a mediados del siglo XIX. Era un profesor matemático de la universidad de Cambridge e inventor ingles, que la principio del siglo XIX predijo muchas de las teorías en que se basan los actuales ordenadores. Consistía en lo que él denominaba la maquina analítica, pero que por motivos técnicos no pudo construirse hasta mediados del siglo XX. Con él colaboro Ada Lovedby, la cual es considerada como la primera programadora de la historia, pues realizo programas para aquélla supuesta maquina de Babagge, en tarjetas perforadas. Como la maquina no llego nunca a construirse, los programas de Ada, lógicamente, tampoco llegaron a ejecutarse, pero si suponen un punto de partida de la programación, sobre todo si observamos que en cuanto se empezó a programar, los programadores utilizaron las técnicas diseñadas por Charles Babagge, y Ada, que consistían entre otras, en la programación mediante tarjetas perforadas. A pesar de ello, Ada ha permanecido como la primera programadora de la historia. Se dice por tanto que estos dos genios de antaño, se adelantaron un siglo a su época, lo cual describe la inteligencia de la que se hallaban dotados.

En 1823 el gobierno Británico lo apoyo para crear el proyecto de una máquina de diferencias, un dispositivo mecánico para efectuar sumas repetidas. Pero Babagge se dedico al proyecto de la máquina analítica, abandonando la maquina de diferencias, que se pudiera programar con tarjetas perforadas, gracias a la creación de Charles Jacquard (francés). Este hombre era un fabricante de tejidos y había creado un telar que podía reproducir automáticamente patrones de tejidos, leyendo la información codificada en patrones de agujeros perforados en tarjetas de papel rígido. Entonces Babagge intento crear la máquina que se pudiera programar con tarjetas perforadas para efectuar cualquier cálculo con una precisión de 20 dígitos. Pero la tecnología de la época no bastaba para hacer realidad sus ideas. Si bien las ideas de Babagge no llegaron a materializarse de forma definitiva, su contribución es decisiva, ya que los ordenadores actuales responden a un esquema análogo al de la máquina analítica. En su diseño, la máquina constaba de cinco unidades básicas: 1) Unidad de entrada, para introducir datos e instrucciones; 2) Memoria, donde se almacenaban datos y resultados intermedios; 3) Unidad de control, para regular la secuencia de ejecución de las operaciones; 4) Unidad Aritmético-Lógica, que efectúa las operaciones; 5) Unidad de salida, encargada de comunicar al exterior los resultados. Charles Babbage, conocido como el "padre de la informática" no pudo completar en aquella época la construcción del computador que había soñado, dado que faltaba algo fundamental: la electrónica. El camino señalado de Babbage, no fue nunca abandonado y siguiéndolo, se construyeron los primeros computadores.

Cuando surgió el primer ordenador, el famoso ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator), su programación se basaba en componentes físicos, o sea, que se programaba, cambiando directamente el Hardware de la maquina, exactamente lo que sé hacia era cambiar cables de sitio para conseguir así la programación de la maquina. La entrada y salida de datos se realizaba mediante tarjetas perforadas.

LAS TENDENCIAS DE LOS LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN

El estudio de los lenguajes de programación agrupa tres intereses diferentes; el del programador profesional, el del diseñador del lenguaje y del Implementador del lenguaje.

Además, estos tres trabajos han de realizarse dentro de las ligaduras y capacidades de la organización de una computadora y de las limitaciones fundamentales de la propia "calculabilidad". El termino "el programador" es un tanto amorfo, en el sentido de que camufla importantes diferencias entre distintos niveles y aplicaciones de la programación. Claramente el programador que ha realizado un curso de doce semanas en COBOL y luego entra en el campo del procesamiento de datos es diferente del programador que escribe un compilador en Pascal, o del programador que diseña un experimento de inteligencia artificial en LISP, o del programador que combina sus rutinas de FORTRAN para resolver un problema de ingeniería complejo, o del programador que desarrolla un sistema operativo multiprocesador en ADA.

En este trabajo, intentare clarificar estas distinciones tratando diferentes lenguajes de programación en el contexto de cada área de aplicación diferente. El "diseñador del lenguaje" es también un termino algo nebuloso. Algunos lenguajes (como APL y LISP) fueron diseñados por una sola persona con un concepto único, mientras que otros (FORTRAN y COBOL) son el producto de desarrollo de varios años realizados por comités de diseño de lenguajes.

El "Implementador del lenguaje" es la persona o grupo que desarrolla un compilador o interprete para un lenguaje sobre una maquina particular o tipos de maquinas. Mas frecuentemente, el primer compilador para el lenguaje Y sobre la maquina X es desarrollada por la corporación que manufactura la maquina X . Por ejemplo, hay varios compiladores de Fortran en uso; uno desarrollado por IBM para una maquina IBM, otro desarrollado por DEC para una maquina DEC, otro por CDC, y así sucesivamente. Las compañías de software también desarrollan compiladores y también lo hacen los grupos de investigación de las universidades. Por ejemplo, la universidad de Waterloo desarrolla compiladores para FORTRAN Y PASCAL, los cuales son útiles en un entorno de programación de estudiantes debido a su superior capacidad de diagnostico y velocidad de compilación.

Hay también muchos aspectos compartidos entre los programadores, diseñadores de un lenguaje implementadores del mismo. Cada uno debe comprender las necesidades y ligaduras que gobiernan las actividades de los otros dos.

Hay, al menos, dos formas fundamentales desde las que pueden verse o clasificarse los lenguajes de programación: por su nivel y por principales aplicaciones. Además, estas visiones están condicionadas por la visión histórica por la que ha transcurrido el lenguaje. Además, hay cuatro niveles distintos de lenguaje de programación.

Los "Lenguajes Declarativos" son los mas parecidos al castellano o ingles en su potencia expresiva y funcionalidad están en el nivel mas alto respecto a los otros. Son fundamentalmente lenguajes de ordenes, dominados por sentencias que expresan "Lo que hay que hacer" en ves de "Como hacerlo". Ejemplos de estos lenguajes son los lenguajes estadísticos como SAS y SPSS y los lenguajes de búsqueda en base de datos, como NATURAL e IMS. Estos lenguajes se desarrollaron con la idea de que los profesionales pudieran asimilar mas rápidamente el lenguaje y usarlo en su trabajo, sin necesidad de programadores o practicas de programación.

Los lenguajes de " Alto Nivel" son los más utilizados como lenguaje de programación. Aunque no son fundamentalmente declarativos, estos lenguajes permiten que los algoritmos se expresen en un nivel y estilo de escritura fácilmente legible y comprensible por otros programadores. Además, los lenguajes de alto nivel tienen normalmente las características de " Transportabilidad". Es decir, están implementadas sobre varias maquinas de forma que un programa puede ser fácilmente " Transportado " (Transferido) de una maquina a otra sin una revisión sustancial. En ese sentido se llama "Independientes de la maquina". Ejemplos de estos lenguajes de alto nivel son PASCAL, APL y FORTRAN (para aplicaciones científicas), COBOL (para aplicaciones de procesamiento de datos), SNOBOL( para aplicaciones de procesamiento de textos), LISP y PROLOG (para aplicaciones de inteligencia artificial), C y ADA (para aplicaciones de programación de sistemas) y PL/I (para aplicaciones de propósitos generales).

Los "Lenguajes Ensambladores" y los "Lenguajes Maquina" son dependientes de la maquina. Cada tipo de maquina, tal como VAX de digital, tiene su propio lenguaje maquina distinto y su lenguaje ensamblador asociado. El lenguaje Ensamblador es simplemente una representación simbólica del lenguaje maquina asociado, lo cual permite una programación menos tediosa que con el anterior. Sin embargo, es necesario un conocimiento de la arquitectura mecánica subyacente para realizar una programación efectiva en cualquiera de estos niveles lenguajes.

Los siguientes tres segmentos del programa equivalentes exponen las distinciones básicas entre lenguajes maquina, ensambladores de alto nivel:

Como muestra este ejemplo, a mas bajo nivel de lenguaje mas cerca esta de las características de un tipo e maquina particular y más alejado de ser comprendido por un humano ordinario. Hay también una estrecha relación ( correspondencia 1:1) entre las sentencias en lenguaje ensamblador y sus formas en lenguaje maquina codificada. La principal diferencia aquí es que los lenguajes ensambladores se utilizan símbolos (X, Y, Z, A para " sumar", M para "multiplicar"), mientras que se requieren códigos numéricos (OC1A4, etc.) para que lo comprenda la maquina.

La programación de un lenguaje de alto nivel o en un lenguaje ensamblador requiere, por tanto, algún tipo de interfaz con el lenguaje maquina para que el programa pueda ejecutarse. Las tres interfaces más comunes: un "ensamblador”, un "compilador" y un "interprete". El ensamblador y el compilador traducen el programa a otro equivalente en el lenguaje X de la maquina "residente" como un paso separado antes de la ejecución. Por otra parte, el interprete ejecuta directamente las instrucciones en un lenguaje Y de alto nivel, sin un paso de procesamiento previo.

La compilación es, en general, un proceso más eficiente que la interpretación para la mayoría de los tipos de maquina. Esto se debe principalmente a que las sentencias dentro de un "bucle" deben ser reinterpretadas cada vez que se ejecutan por un interprete. Con un compilador. Cada sentencia es interpretada y luego traducida a lenguaje maquina solo una vez.

Algunos lenguajes son lenguajes principalmente interpretados, como APL, PROLOG y LISP. El resto de los lenguajes -- Pascal, FORTRAN, COBOL, PL/I, SNOBOL, C, Ada y Modula-2 - son normalmente lenguajes compilados. En algunos casos, un compilador estará utilizable alternativamente para un lenguaje interpretado (tal como LISP) e inversamente (tal como el interprete SNOBOL4 de los laboratorios Bell). 1

Frecuentemente la interpretación es preferible a la compilación en un entorno de programación experimental o de educación, donde cada nueva ejecución de un programa implicado un cambio en el propio texto del programa. La calidad de diagnosis y depuración que soportan los lenguajes interpretados es generalmente mejor que la de los lenguajes compilados, puesto que los mensajes de error se refieren directamente a sentencias del texto del programa original. Además, la ventaja de la eficiencia que se adjudica tradicionalmente a los lenguajes compilados frente a los interpretados puede pronto ser eliminado, debido a la evolución de las maquinas cuyos lenguajes son ellos mismos1lenguajes de alto nivel. Como ejemplo de estos están las nuevas maquinas LISP, las cuales han sido diseñadas recientemente por Symbolics y Xerox Corporations.

Los lenguajes de Programación son tomados de diferentes perspectivas. Es importante para un programador decidir cuales conceptos emitir o cuales incluir en la programación. Con frecuencia el programador es osado a usar combinaciones de conceptos que hacen al lenguaje "DURO" de usar, de entender e implementar. Cada programador tiene en mente un estilo particular de programación, la decisión de incluir u omitir ciertos tipos de datos que pueden tener una significativa influencia en la forma en que el Lenguaje es usado, la decisión de usar u omitir conceptos de programación o modelos.

Existen cinco estilos de programación y son los siguientes:

Orientados a Objetos.

Imperativa : Entrada, procesamiento y salidas de Datos.

Funcional : "Funciones", los datos son funciones, los resultados pueden ser un valor o una función.

Lógico : {T, F} + operaciones lógicas (Inteligencia Artificial).

Concurrente : Aún esta en proceso de investigación.

El programador, diseñador e implementador de un lenguaje de programación deben comprender la evolución histórica de los lenguajes para poder apreciar por que presentan características diferentes. Por ejemplo, los lenguajes "mas jóvenes" desaconsejan (o prohíben) el uso de las sentencias GOTO como mecanismo de control inferior, y esto es correcto en el contexto de las filosofías actuales de ingeniería del software y programación estructurada. Pero hubo un tiempo en que la GOTO, combinada con la IF, era la única estructura de control disponible; el programador no dispone de algo como la construcción WHILE o un IF-THEN-ELSE para elegir. Por tanto, cuando se ve un lenguaje como FORTRAN, el cual tiene sus raíces en los comienzos de la historia de los lenguajes de programación, uno no debe sorprenderse de ver la antigua sentencia GOTO dentro de su repertorio.

Lo más importante es que la historia nos permite ver la evolución de familias de lenguajes de programación, ver la influencia que ejercer las arquitecturas y aplicaciones de las computadoras sobre el diseño de lenguajes y evitar futuros defectos de diseño aprendido las lecciones del pasado. Los que estudian se han elegido debido a su mayor influencia y amplio uso entre los programadores, así como por sus distintas características de diseño e implementación. Colectivamente cubren los aspectos más importantes con los que ha de enfrentarse el diseñado de lenguajes y la mayoría de las aplicaciones con las que se enfrenta el programador. Para los lectores que estén interesados en conocer con mas detalle la historia de los lenguajes de programación recomendamos las actas de una recién conferencia (1981) sobre este tema, editadas por Richard Wexelblat. Vemos que FORTRAN I es un ascendente directo de FORTRAN II, mientras que FORTRAN, COBOL, ALGO 60, LISP, SNOBOL y los lenguajes ensambladores, influyeron en el diseño de PL/I.

También varios lenguajes están prefijados por las letras ANS. Esto significa que el American National Standards Institute ha adoptado esa versión del lenguaje como el estándar nacional. Una vez que un lenguaje esta estandarizado, las maquinas que implementan este lenguaje deben cumplir todas las especificaciones estándares, reforzando así el máximo de transportabilidad de programas de una maquina a otra. La policía federal de no comprar maquinas que no cumplan la versión estándar de cualquier lenguaje que soporte tiende a "fortalecer" el proceso de estandarización, puesto que el gobierno es, con mucho, el mayor comprador de computadoras de la nación.

Finalmente, la notación algebraica ordinaria, por ejemplo, influyo fuertemente en el diseño de FORTRAN y ALGOL. Por otra parte, el ingles influyo en el desarrollo del COBOL. El lambda calculo de Church dio los fundamentos de la notación funcional de LISP, mientras que el algoritmo de Markov motivo el estilo de reconocimiento de formas de SNOBOL. La arquitectura de computadoras de Von Neumann, la cual fue una evolución de la maquina más antigua de Turing, es el modelo básico de la mayoría de los diseños de computadoras de las ultimas tres décadas. Esta maquina no solo influyeron en los primeros lenguajes sino que también suministraron el esqueleto operacional sobre el que evoluciono la mayoría de la programación de sistemas.

Una discusión más directa de todos estos primeros modelos no están entre los objetivos de este texto. Sin embargo, es importante apuntar aquí debido a su fundamental influencia en la evolución de los primeros lenguajes de programación, por una parte, y por su estado en el núcleo de la teoría de la computadora, por otra. Mas sobre este punto, cualquier algoritmo que pueda describirse en ingles o castellano puede escribirse igualmente como una maquina de Turing (maquina de Von Neumann), un algoritmo de Markov o una función recursiva. Esta sección, conocida ampliamente como "tesis de Church", nos permite escribir algoritmos en distintos estilos de programación (lenguajes) sin sacrificar ninguna medida de generalidad, o potencia de programación, en la transición.

 

CLASIFICACION DE LOS LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN

LENGUAJE MÁQUINA:

El lenguaje máquina es el único que entiende directamente la computadora, ya que esta escrito en lenguajes directamente inteligibles por la máquina (computadora), utiliza el alfabeto binario, que consta de los dos únicos símbolos 0 y 1, denominados bits (abreviatura inglesa de dígitos binarios). Sus instrucciones son cadenas binarias (cadenas o series de caracteres de dígitos 0 y 1) que especifican una operación y, las posiciones (dirección) de memoria implicadas en la operación se denominan instrucciones de máquina o código maquina. Fue el primer lenguaje utilizado en la programación de computadoras, pero dejo de utilizarse por su dificultad y complicación, siendo sustituido por otros lenguajes más fáciles de aprender y utilizar, que además reducen la posibilidad de cometer errores. El lenguaje máquina es el conocido código binario. Generalmente, en la codificación de los programas se empleaba el sistema hexadecimal para simplificar el trabajo de escritura. Todas las instrucciones preparadas en cualquier lenguaje máquina tienen por lo menos dos partes. La primera es el comando u operación, que dice a las computadoras cual es la función que va a realizar. Todas las computadoras tienen un código de operación para cada una de las funciones. La segunda parte de la instrucción es el operando, que indica a la computadora donde hallar o almacenar los datos y otras instrucciones que se van a manipular, el número de operándoos de una instrucción varia en distintas computadoras.

Ventajas del lenguaje máquina: posibilidad de cargar (transferir un programa a la memoria) sin necesidad de traducción posterior, lo que supone una velocidad de ejecución superior a cualquier otro lenguaje de programación.

Desventajas del lenguaje máquina: dificultad y lentitud en la codificación. Poca fiabilidad. Gran dificultad para verificar y poner a punto los programas. Los programas solo son ejecutables en el mismo procesador (CPU). En la actualidad, las desventajas superan a las ventajas, lo que hace prácticamente no recomendables a los lenguajes máquina.

LENGUAJES DE BAJO NIVEL (ensamblador):

Son más fáciles de utilizar que los lenguajes máquina, pero al igual que ellos, dependen de la máquina en particular. El lenguaje de bajo nivel por excelencia es el ensamblador. El lenguaje ensamblador es el primer intento de sustituir el lenguaje maquina por otro más similar a los utilizados por las personas. Este intenta desflexibilizar la representación de los diferentes campos. Esa flexibilidad se consigue no escribiendo los campos en binario y aproximando la escritura al lenguaje. A principios de la década de los 50 y con el fin de facilitar la labor de los programadores, se desarrollaron códigos mnemotécnicos para las operaciones y direcciones simbólicas. Los códigos mnemotécnicas son los símbolos alfabéticos del lenguaje maquina. La computadora sigue utilizando el lenguaje maquina para procesar los datos, pero los programas ensambladores traducen antes los símbolos de código de operación especificados a sus equivalentes en el lenguaje maquina. En la actualidad los programadores no asignan números de dirección reales a los datos simbólicos, simplemente especifican donde quieren que se coloque la primera localidad del programa y el programa ensamblador se encarga de lo demás, asigna localidades tanto para las instrucciones como los datos. Estos programas de ensamble o ensambladores también permiten a la computadora convertir las instrucciones en lenguaje ensamblador del programador en su propio código maquina. Un programa de instrucciones escrito en lenguaje ensamblador por un programador se llama programa fuente. Después de que el ensamblador convierte el programa fuente en código maquina a este se le denomina programa objeto. Para los programadores es más fácil escribir instrucciones en un lenguaje ensamblador que en código de lenguaje maquina pero es posible que se requieran dos corridas de computadora antes de que se puedan utilizar las instrucciones del programa fuente para producir las salidas deseadas.

El lenguaje de bajo nivel es el lenguaje de programación que el ordenador puede entender a la hora de ejecutar programas, lo que aumenta su velocidad de ejecución, pues no necesita un intérprete que traduzca cada línea de instrucciones.

Visto a muy bajo nivel, los microprocesadores procesan exclusivamente señales electrónicas binarias. Dar una instrucción a un microprocesador supone en realidad enviar series de unos y ceros espaciadas en el tiempo de una forma determinada. Esta secuencia de señales se denomina código máquina. El código representa normalmente datos y números e instrucciones para manipularlos. Un modo más fácil de comprender el código máquina es dando a cada instrucción un mnemónico, como por ejemplo STORE, ADD o JUMP. Esta abstracción da como resultado el ensamblador, un lenguaje de muy bajo nivel que es específico de cada microprocesador.

Los lenguajes de bajo nivel permiten crear programas muy rápidos, pero que son, a menudo, difíciles de aprender. Más importante es el hecho de que los programas escritos en un bajo nivel sean altamente específicos de cada procesador. Si se lleva el programa a otra maquina se debe reescribir el programa desde el principio.

Ventajas del lenguaje ensamblador frente al lenguaje máquina: mayor facilidad de codificación y, en general, su velocidad de calculo, ahorran tiempo y requieren menos atención a detalles. Se incurren en menos errores y los que se cometen son más fáciles de localizar. Tanto el lenguaje maquina como el ensamblador gozan de la ventaja de mínima ocupación de memoria y mínimo tiempo de ejecución en comparación con el resultado de la compilación del programa equivalente escrito en otros lenguajes. Los programas en lenguaje ensamblador son más fáciles de modificar que los programas en lenguaje máquina.

Desventajas del lenguaje ensamblador: dependencia total de la maquina lo que impide la transportabilidad de los programas (posibilidad de ejecutar un programa en diferentes máquinas). El lenguaje ensamblador del PC es distinto del lenguaje ensamblador del Apple Machintosh. La formación de los programadores es más compleja que la correspondiente a los programadores de alto nivel, ya que exige no solo las técnicas de programación, sino también el conocimiento del interior de la maquina El programador ha de conocer perfectamente el hardware del equipo, ya que maneja directamente las posiciones de memoria, registros del procesador y demás elementos físicos. Todas las instrucciones son elementales, es decir, en el programa se deben describir con el máximo detalle todas las operaciones que se han de efectuar en la maquina para la realización de cualquier proceso.

Los lenguajes ensamblador tienen sus aplicaciones muy reducidas, se centran básicamente en aplicaciones de tiempo real, control de procesos y de dispositivos electrónicos.

LENGUAJES DE ALTO NIVEL:

Estos lenguajes son los mas utilizado por los programadores. Están diseñados para que las personas escriban y entiendan los programas de un modo mucho mas fácil que los lenguajes máquina y ensamblador. Un programa escrito en lenguaje de alto nivel es independiente de la máquina (las instrucciones no dependen del diseño del hardware o de una computadora en particular), por lo que estos programas son portables o transportables. Los programas escritos en lenguaje de alto nivel pueden ser ejecutados con poca o ninguna modificación en diferentes tipos de computadoras. Son lenguajes de programación en los que las instrucciones enviadas para que el ordenador ejecute ciertas órdenes son similares al lenguaje humano. Dado que el ordenador no es capaz de reconocer estas ordenes, es necesario el uso de un intérprete que traduzca el lenguaje de alto nivel a un lenguaje de bajo nivel que el sistema pueda entender.

Por lo general se piensa que los ordenadores son máquinas que realizan tareas de cálculos o procesamiento de texto. La descripción anterior es sólo una forma muy esquemática de ver una computadora. Hay un alto nivel de abstracción entre lo que se pide a la computadora y lo que realmente comprende. Existe también una relación compleja entre los lenguajes de alto nivel y el código máquina.

Los lenguajes de alto nivel son normalmente fáciles de aprender porque están formados por elementos de lenguajes naturales, como el inglés. En BASIC, el lenguaje de alto nivel más conocido, los comandos como “IF CONTADOR=10 THEN STOP” pueden utilizarse para pedir a la computadora que pare si CONTADOR es igual a diez. Por desgracia para muchas personas esta forma de trabajar es un poco frustrante, dado que a pesar de que las computadoras parecen comprender un lenguaje natural, lo hacen en realidad de una forma rígida y sistemática.

Los lenguajes de alto nivel, también denominados lenguajes evolucionados, surgen con posterioridad a los anteriores (lenguaje máquina, lenguajes de bajo nivel o ensamblador) con los siguientes objetivos, entre otros:

Lograr independencia de la maquina, pudiendo utilizar un mismo programa en diferentes equipos con la única condición de disponer de un programa traductor o compilador, que es suministrado por el fabricante, para obtener el programa ejecutable en lenguaje binario de la maquina que se trate. Además, no se necesita conocer el hardware especifico de dicha maquina. Aproximarse al lenguaje natural, para que el programa se pueda escribir y leer de una forma más sencilla, eliminando muchas de las posibilidades de cometer errores que se daban en el lenguaje maquina, ya que se utilizan palabras (en ingles) en lugar de cadenas de símbolos sin ningún significado aparente.

Incluir rutinas de uso frecuente, como las de entrada / salida, funciones matemáticas, manejo de tablas, etc., que figuran en una especie de librería del lenguaje, de manera que se puedan utilizar siempre que se quiera sin necesidad de programarlas cada vez.

Ventajas de los lenguajes de alto nivel: el tiempo de formación de los programadores es relativamente corto comparado con otros lenguajes. La escritura de programas se basa en reglas sintácticas similares a los lenguajes humanos, nombres de las instrucciones tales como READ, WRITE, PRINT, OPEN, etc. Las modificaciones y puestas a punto de los programas son más fáciles. Reducción del costo de los programas. Transportabilidad. Permiten tener una mejor documentación. Son más fáciles de mantener.

Desventajas de los lenguajes de alto nivel: incremento del tiempo de puesta a punto al necesitarse diferentes traducciones del programa fuente para conseguir el programa definitivo. No se aprovechan los recursos internos de la maquina que se explotan mucho mejor en lenguajes máquina y ensambladores. Aumento de la ocupación de memoria. El tiempo de ejecución de los programas es mucho mayor.

Se puede decir que el principal problema que presentan los lenguajes de alto nivel es la gran cantidad de ellos que existen actualmente en uso, además de las diferentes versiones o dialectos que se han desarrollado de algunos de ellos. Es difícil establecer una clasificación general de los mismos, ya que en cualquiera que se realice habrá lenguajes que pertenezcan a mas de uno de los grupos establecidos. Una clasificación muy extendida, atendiendo a la forma de trabajar de los programas y a la filosofía con que fueron concebidos, es la siguiente:
 

• Lenguajes imperativos. Utilizan instrucciones como unidad de trabajo de los programas (Cobol, Pascal, C, Ada).

• Lenguajes declarativos. Los programas se construyen mediante descripciones de funciones o expresiones lógicas (Lisp, Prolog).

• Lenguajes orientados a objetos. El diseño de los programas se basa mas en los datos y su estructura. La unidad de proceso es el objeto y en el se incluyen los datos (variables) y las operaciones que actúan sobre ellos (Smalltalk, C++).

• Lenguajes orientados al problema. Diseñados para problemas específicos, principalmente de gestión, suelen ser generadores de aplicaciones.

• Lenguajes naturales. Están desarrollándose nuevos lenguajes con el principal objetivo de aproximar el diseño y construcción de programas al lenguaje de las personas.

Otra clasificación que se puede hacer es la de atendiendo al desarrollo de los lenguajes desde la aparición de las computadoras, que sigue un cierto paralelismo con las generaciones establecidas en la evolución de las mismas:
 

• Primera generación. Lenguajes maquina y ensambladores.

• Segunda generación. Primeros lenguajes de alto nivel imperativo (FROTRAN, COBOL).

• Tercera generación. Lenguajes de alto nivel imperativo. Son los mas utilizados y siguen vigentes en la actualidad (ALGOL 8, PL/I, PASCAL, MODULA).

• Cuarta generación. Orientados básicamente a las aplicaciones de gestión y al manejo de bases de datos (NATURAL, SQL).

• Quinta generación. Orientados a la inteligencia artificial y al procesamiento de los lenguajes naturales (LISP, PROLOG).
  
   

Para la mejor compresión se harán unas definiciones:

Programa: es un conjunto de instrucciones escritas en un lenguaje de programación que indican a la computadora la secuencia de pasos, para resolver un problema.

Código fuente: esta creado en algún lenguaje de alto nivel, por lo que es entendido 100% por el ser humano. Este debe estar complementado por su documentación o manuales donde se indica el desarrollo lógico del mismo.

Código objeto: es creado por los compiladores y nos sirve como enlace entre el programa fuente y el ejecutable.
 

ALGUNOS LEGUAJES DE PROGRAMACIÓN DE ALTO NIVEL

A continuación se presentan varios de los mas conocidos y utilizados, lenguajes de alto nivel.

FORTRAN

Abreviatura de FORmula TRANslator (traductor de formulas), fue definido alrededor del año 1955 en Estados Unidos por la compañía IBM. Es él más antiguo de los lenguajes de alto nivel. Antes de él, todos los programas se escribían en lenguaje ensamblador o en lenguaje máquina. Es un lenguaje especializado en aplicaciones técnicas y científicas. Se caracteriza por su potencia en los cálculos matemáticos, pero esta limitado en las aplicaciones de gestión, manejo de archivos, tratamiento de cadenas de caracteres y edición de informes. Es un lenguaje notorio, por la facilidad con que permite expresar una ecuación. Muchas de sus características fueron incorporadas mas tarde en el primer lenguaje BASIC. Una de sus ventajas es que es un lenguaje compacto y es también ampliamente utilizado para aplicaciones en los negocios que no requieren manejo de grandes archivos de datos. Hasta 1961 se mantuvo como monopolio de IBM, pero posteriormente se fue implementando en ordenadores de otros fabricantes. A lo largo de su existencia han aparecido diferentes versiones, entre las que destaca la adoptada en 1966 por el ANSI (American National Standards Institute), en la que se definieron nuevas reglas del lenguaje y se logro la independencia del mismo con respecto a la máquina; es decir, comenzo la portabilidad del lenguaje. Esta versión se denominó FORTRAN IV o FORTRAN 66, y el idioma se hizo tan popular en los años 60, que FORTRAN 66 se volvió el primer idioma en ser regularizado oficialmente en 1972. En 1977 apareció una nueva versión mas evolucionada que se llamo FORTRAN V o FORTRAN 77. Está reflejada en el documento ANS X3.9-1978: Programming Language FORTRAN y define dos niveles del lenguaje denominados FORTRAN 77 completo y FORTRAN 77 básico, siendo el segundo un subconjunto del primero. Incluye, además, instrucciones para el manejo de cadenas de caracteres y de archivos, así como otras para la utilización de técnicas de programación estructurada. Estas características hacer que el lenguaje también sea valido para determinadas aplicaciones de gestión. A mediados de los años setenta se proporcionaron virtualmente cada computadora, mini o mainframe, con un sistema FORTRAN 66 normal. Era por consiguiente posible escribir programas en FORTRAN en cualquier sistema y estar bastante seguro que estos pudieran moverse para trabajar en cualquier otro sistema bastante fácil. Esto, y el hecho que pudieran procesarse programas de FORTRAN muy eficazmente. La ultima normalización del lenguaje, FRONTRAN 90, se encuentra en el documento ANS X3.198-1991 en la que se incluyen características como la recursividad, tratamiento paralelo de tablas y uso de memoria dinámica. Permite expresar los programas de maneras que se satisfacen mas a un ambiente de la informática moderna y han quedado obsoletos muchos de los mecanismos que eran apropiados en FROTRAN 77. En FROTRAN 90 algunos rasgos de FROTRAN 77 han sido reemplazados por rasgos mejores, mas seguros y más eficaces, muchos de estos fueron quitados del idioma FORTRAN 95. El FRONTRAN tiene la ventaja de ser un lenguaje compacto que sirve muy bien para satisfacer las necesidades de los científicos y los estadísticos de los negocios.
 

COBOL

Es el lenguaje mas utilizado en las aplicaciones de gestión, creado en 1960 por un comité denominado CODASYL (COnference on DAta SYstems Languages), patrocinado por el Departamento de Defensa de Estados Unidos, a fin de disponer de un lenguaje universal para aplicaciones comerciales, como expresa su nombre (COmmnon Business Oriented Language).

A lo largo de su existencia ha sufrido diversas actualizaciones. Su primer estándar fue aprobado por el ANSI en 1968. Posteriormente, en 1974, se adopta la norma ANS X3.23-1974, que ha perdurado hasta su ultima versión, COBOL ANS-85, que facilita el diseño estructurado de los programas.

Sus características más destacables son las siguientes: se asemeja al lenguaje natural (inglés), es autodocumentado y ofrece grandes facilidades en el manejo de archivos, así como en la edición de informes escritos. Puede emplear términos comúnmente utilizados en los negocios.

Entre sus inconvenientes están sus rígidas reglas de formatos de escritura, la necesidad de escribir todos los elementos al máximo detalle, la extensión excesiva en sus sentencias, e incluso duplicación en algunos casos, y la inexistencia de funciones matemáticas.

No obstante, se puede afirmar que en la actualidad continua siendo el lenguaje mas utilizado en las aplicaciones de gestión.

PL/I

Fue creado a comienzos de los años sesenta por IBM para ser usado en sus equipos del sistema 360. Inspirándose en los lenguajes ALGOL, COBOL y FORTRAN se desarrollo el PL/I (Programming Language/I) tomando las mejores características de los anteriores y añadiendo algunas nuevas, con el objetivo de obtener un lenguaje lo mas general posible en cuanto a su implementación, útil para aplicaciones técnico-científicas, comerciales, de proceso de textos, de bases de datos y de programación de sistemas. Se trata de un lenguaje de programación complejo. Compilado y estructurado, es capaz de gestionar errores y de procesar multitareas, y se emplea en entornos académicos y de investigación.

Entre sus novedades esta su gran libertad en el formato de escritura de los programas: soporta la programación estructurada y diseño modular. Es un lenguaje flexible y sofisticado. No obstante, no ha superado a sus progenitores en sus aplicaciones especificas, debido en parte a su amplitud y, por ello, al tamaño de su compilador que hasta ahora solo se podía instalar en grandes equipos. El elemento básico de este programa es el enunciado que termina en punto y coma. Los enunciados se combinan en procedimientos. Un procedimiento puede representar por completo a un programa pequeño o un “bloque de construcción” o modulo de un programa más complejo.

BASIC

El lenguaje BASIC fue diseñado por los profesores John G. Kemeny y Thomas E. Kurtz del Dartmouth College (Estados Unidos) en 1965, con el objetivo principal de proporcionar a los principiantes un lenguaje fácil de aprender, como se indica en su nombre Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code (Código de instrucciones simbólico de propósito general para principiantes). Es un lenguaje interactivo muy popular que tiene una aceptación debido a la facilidad de su uso, es un idioma simple para aprender y fácil de traducir. Que sé interactivo, permite la comunicación directa entre el usuario y el sistema de computo durante la preparación y uso de los programas.

Entre sus principales novedades están las de ser un lenguaje interpretado y de uso conversacional, útil para aplicaciones técnicas y de gestión. Esto, unido a la popularización de las microcomputadoras y computadoras personales, ha hecho que su utilización sea haya extendido enormemente, a la vez que ha propiciado el surgimiento de una gran diversidad de diversiones que extienden y se adaptan a necesidades particulares el lenguaje original. Existen multitud de interpretes y compiladores del lenguaje.

PASCAL

Fue creado por el matemático suizo Nicklaus Wirth en 1970, basándose en el lenguaje ALGOL, en cuyo diseño había participado en los años sesenta. Su nombre proviene del filosofo y matemático francés del siglo XVII, Blaise Pascal, que invento la primera maquina tipo mecánico para sumar. Fue el primer gran lenguaje creado después de haber sido ampliamente diseminados los conceptos asociados con la programación estructurada.

Aunque en principio la idea del diseñador era proporcionar un lenguaje adecuado para la enseñanza de los conceptos y técnicas de programación, con el tiempo ha llegado a ser un lenguaje ampliamente utilizado en todo tipo de aplicaciones, que posee grandes facilidades para la programación de sistemas y diseño grafico.

Aporta los conceptos de tipo de datos, programación estructurada y diseño descendente, entre otros, además de haberse convertido en predecesor de otros lenguajes más modernos, como MODULA-2 y ADA.

C

Este lenguaje fue creado en 1972 por Dennis Ritchie a partir del trabajo elaborado por su colega de los laboratorios Bell Telephone, Ken Thompson. Estos habían diseñado con anterioridad el sistema operativo UNIX, y su intención al desarrollar el lenguaje C fue la de conseguir un lenguaje idóneo para la programación de sistemas que fuese independiente de la maquina, con el cual escribir su sistema UNIX.

Aunque, como acabo de decir, fue diseñado inicialmente para la programación de sistemas, posteriormente su uso se ha extendido a ablaciones técnico-científicas, de bases de datos, de proceso de textos, etc.

En 1980 Bjarne Stroustrup, inspirado en el lenguaje Simula67 adicionó las características de la programación orientada a objetos incluyendo la ventaja de una biblioteca de funciones orientadas a objetos) y lo denomino C con clases. Para 1983 dicha denominación cambio a la de C++. Con este nuevo enfoque surge la nueva metodología que aumenta las posibilidades de la programación bajo nuevos conceptos.

La utilización optima de este lenguaje se consigue dentro de su entorno natural, que ese el sistema operativo UNIX, y entre sus características destaca el uso de programación estructurada para resolver tareas de bajo nivel, así como la amplia librería de rutinas de que dispone. El lenguaje C reúne características de programación intermedia entre los lenguajes ensambladores y los lenguajes de alto nivel; con gran poderío basado en sus operaciones a nivel de bits (propias de ensambladores) y la mayoría de los elementos de la programación estructurada de los lenguajes de alto nivel, por lo que resulta ser el lenguaje preferido para el desarrollo de software de sistemas y aplicaciones profesionales de la programación de computadoras.

MODULA-2

El lenguaje MODULA fue diseñado en 1977 bajo la dirección de Nicklaus Wirth, creador también el lenguaje PASCAL, con la intención de incluir las necesidades de la programación de sistemas y dar respuestas a las criticas recibidas respecto de las carencias del lenguaje PASCAL. En 1979 se realiza una versión que pasa a denominarse MODULA-2 y que perdura en la actualidad.

Además de incluir las características de su predecesor, este nuevo lenguaje incorpora las principales carencias de aquel, como la posibilidad de compilación separada, creación de librerías, programación concurrente, mejora el manejo de cadenas de caracteres, los procedimientos de entrada/salida y la gestión de la memoria, etc. además, posee grandes facilidades para la programación de sistemas.

También, debido a sus cualidades didácticas, ha sido ampliamente aceptado por la comunidad universitaria como herramienta idónea para la enseñanza de la programación.

ADA

Es él ultimo intento de obtener un único lenguaje para todo tipo de aplicaciones, e incluso los últimos avances de técnicas de programación. Su diseño fue encargado por el Departamento de Defensa de Estados Unidos, para su uso en servicios militares, a la empresa Honeywell-Bull después de una selección rigurosa entre varias propuestas realizadas sobre una serie de requerimientos del lenguaje y de haber evaluado negativamente veintitrés lenguajes existentes. De estos, se seleccionaron como base para la creación del nuevo lenguaje el PASCAL, el ALGOL y el PL/I.

La estandarización del lenguaje se publico en 1983 con el nombre de ADA, en honor de la considerada primera programadora de la historia, Augusta Ada Byron, condesa de Lovelace.

Entre las características del lenguaje se encuentran la compilación separada, los tipos abstractos de datos, programación concurrente, programación estructurada, libertad de formatos de escritura, etc. Como principal inconveniente presenta su gran extensión. Los escritores lo llamaron inflexible e ineficiente, en tanto que sus favorecedores lo consideraban un gran avance en la tecnología del software.

LISP

En informática, acrónimo de List Processing. Un lenguaje de programación para ordenadores o computadoras orientado a la generación de listas, desarrollado en 1959-1960 por John McCarthy y usado principalmente para manipular listas de datos o de símbolos. El lenguaje LISP constituyó un cambio radical con respecto a los lenguajes procedurales (FORTRAN, ALGOL) que se desarrollaban por entonces. El LISP es un lenguaje interpretado, en el que cada expresión es una lista de llamadas a funciones. Este lenguaje se sigue utilizando con frecuencia en investigación y en círculos académicos, y fue considerado durante mucho tiempo el lenguaje modelo para la investigación de la inteligencia artificial (IA), aunque el Prolog ha ganado terreno durante los últimos años.

 

LOGO

En informática, lenguaje de programación de ordenadores o computadoras, desarrollado en 1968 por Seymour Papert en el MIT, que se usa frecuentemente en la enseñanza de lenguaje de programación a niños. Una característica importante de Logo son los gráficos de tortuga, que permiten al programador hacer dibujos simples dirigiendo los movimientos de la tortuga en la pantalla hacia adelante, hacia la derecha o la izquierda. Una vez que dominan el entorno sencillo del dibujo, el programador (normalmente un niño o una niña) empieza a descubrir las características más sofisticadas del lenguaje, que están basadas fundamentalmente en el lenguaje de programación LISP. Logo está considerado como un lenguaje para la formación, a pesar de que algunas empresas intentaron que tuviera una mayor aceptación en los círculos profesionales de programación.

RPG

Report Program Operator fue introducido en 1960 como un lenguaje para duplicar rápidamente el enfoque de proceso utilizado con un equipo de tarjeta perforada. Este lenguaje fue desarrollado por IBM en 1964. Su uso esta aun limitado sobre todo para las aplicaciones de negocios que son procesadas en pequeñas computadoras, generar informes comerciales o de negocios. Como su nombre lo sugiere, el RPG esta diseñado para generar los reportes de salida que resultan del proceso de aplicaciones de negocios.

A pesar de las aplicaciones de actualización de archivos, el RPG es un lenguaje de propósito limitado porque los programas objeto generados por el compilador de RPG siguen sin desviación, un ciclo de procesamiento básico.

Una ventaja del RPG es la relativa facilidad para aprenderlo y usarlo. Dado que la lógica de la programación es fija, existen menos reglas formales que en otros lenguajes.

ALGOL

El ALGOL (ALGOritmic Language) fue presentado en 1958. Fue el primer lenguaje de programación de proceso estructurado de alto nivel. Fue orientado al uso de quienes participan en proyectos científicos y matemáticos. Un grupo internacional de matemáticos europeos y americanos, pretendían crear un lenguaje común normalizado que les permitiera el intercambio de algoritmos, aunque esta en desuso, fue el primero que incorporo conceptos claves para la programación actual.

APL

Sus siglas significan (A Programming Language). Un Lenguaje de Programación. Este programa fue desarrollado por Kenneth Inverson en el año 1961 para resolver problemas matemáticos. Este lenguaje se caracteriza por su brevedad y por su capacidad de generación de matrices y se utiliza en el desarrollo de modelos matemáticos.

PILOT

Programmend Inquiry Language Or Teaching (Consulta, lenguaje o aprendizaje de investigación programada) creado en 1969.

Este lenguaje de programación es utilizado fundamentalmente para crear aplicaciones destinadas a instrucciones asistidas por computadoras. Se caracteriza por utilizar un mínimo de sintaxis.

SMALLTALK

SMALLTALK, Lenguaje de Programación orientado a objetos integrados con un entorno de desarrollo multiventana. SMALLTALK no es solo un hermoso lenguaje de computación orientado a objetos. El entorno de desarrollo merece similar valoración y ha sido copiado muchas veces, desde el Sistema Operativo de Apple MS Windows y Borland Pascal (en una memoria extensión). Muchos conceptos de SMALLTALK como los browsers y las técnicas de browsing han encontrado hoy su rumbo en muchas herramientas de desarrollo de la generación X, desarrollado por SMALLTALK poseen un factor “divertido-de-usar”. Los cambios se graban instantáneamente y los mismos pueden probarse rápidamente.

SMALLTALK fue desarrollado dentro del Grupo de Investigación del Aprendizaje en el Centro de Investigación de Xerox en palo Alto a comienzos de los 70. Las principales ideas de SMALLTALK se le atribuyen generalmente a Alan kay con raíces en Simula, LISP y SketchPad. Dan Ingalls escribió el código de las primeras ventanas solapables, los pop-up menús y la clase BitBlt. Adele Goldberg y Dave Robson escribieron los manuales de referencia para SMALLTALK y fueron miembros clave del equipo de desarrollo. Un programa de licenciamiento de Xerox y Xerox Special Information Systems. Sin embargo la distribución generalizada a la comunidad de desarrollo no sucedió hasta la fundación de una nueva compañía llamada ParcPlace Systems Inc. , Dirigida por Adele Goldberg.

Un segundo SMALLTALK (SMALLTALK 4) fue desarrollado por Digitalk en los Angeles California. Este SMALLTALK estaba dirigido a cubrir la necesidad de un producto pequeño, de alta velocidad, basado en PC.

Object Technology International Inc. (OTI) desarrolló un conjunto de herramientas para proveer el control de inversiones y el manejo de configuraciones en grandes proyectos. IBM desarrolló la familia de productos VisualAge para SMALLTALK en colaboración con Object Technology (antiguamente ParcPlase-Digitalk) e IBM permanecen como los distribuidores dominantes de entornos de desarrollos en SMALLTALK. Algunos nuevos SMALLTALK se hallan en etapa de desarrollo.

FORTH

Lenguaje de cuarta generación, creado en 1970, es un lenguaje estructurado e interpretado de fácil ampliación y ofrece una alta funcionalidad en un espacio reducido. Es un lenguaje de alto n