***LENGUAJES DE MÁQUINA***
El lenguaje máquina de una computadora consta de cadenas de números binarios (ceros y unos) y es el único que "entienden" directamente los procesadores. Todas las instrucciones preparadas en cualquier lenguaje de máquina tienen por lo menos dos partes. La primera es el comando u operación, que dice a la computadora cuál es la función que va a realizar. Todas las computadoras tienen un código de operación para cada una de sus funciones. La segunda parte de la instrucción es el operando, que indica a la computadora dónde hallar o almacenar los datos y otras instrucciones que se van a manipular; el número de operandos de una instrucción varía en las distintas computadoras. En una computadora de operando único, el equivalente binario de "SUMAR 0814" podría hacer que se sume el valor que se encuentra en la localidad de almacenamiento o dirección 0814 al valor que se encuentra en la unidad aritmética lógica. En una máquina de dos operandos, la representación binaria de "SUMAR 0814 8672" podría hacer que se sume el valor que está en la localidad 8672 al valor que está en la dirección 0814. El formato de operando único es popular en las microcomputadoras más pequeñas; la estructura de dos operandos se encuentra en casi todas las demás máquinas.
Según los estándares actuales, las primeras computadoras eran poco tolerantes. Los programadores tenían que traducir las instrucciones de manera directa a la forma de lenguaje de máquina que comprendían las computadoras. Por ejemplo, un programador que escribiera la instrucción "SUMAR 0814" para una de las primeras máquinas IBM hubiera escrito:
000100000000000000000000000010111000
Además de recordar las docenas de códigos numéricos para los comandos del conjunto de instrucciones de la máquina, el programador tenía que conocer las posiciones donde se almacenan los datos y las instrucciones. La codificación inicial muchas veces requería meses, por lo que era costosa y era frecuente que originara errores. Revisar las instrucciones para localizar errores era casi tan tedioso como escribirlas por primera vez. Además, si era necesario modificar un programa posteriormente, la tarea podía llevarse meses.
***LENGUAJES DE ALTO NIVEL***
Los primeros programas ensambladores producían sólo una instrucción en lenguaje de máquina por cada instrucción del programa fuente. Para agilizar la codificación, se desarrollaron programas ensambladores que podían producir una cantidad variable de instrucciones en lenguaje de máquina por cada instrucción del programa fuente. Dicho de otra manera, una sola macroinstrucción podía producir varias líneas de código en lenguaje de máquina. Por ejemplo, el programador podría escribir "LEER ARCHIVO", y el programa traductor produciría una serie detallada de instrucciones al lenguaje de máquina previamente preparadas, con lo que se copiaría un registro del archivo que estuviera leyendo el dispositivo de entrada a la memoria principal. Así, el programador no se tenía que ocupar de escribir una instrucción por cada operación de máquina realizada.
El desarrollo de las técnicas nemotécnicas y las macroinstrucciones condujo, a su vez, al desarrollo de lenguajes de alto nivel que a menudo están orientados hacia una clase determinada de problemas de proceso. Por ejemplo, se han diseñado varios lenguajes para procesar problemas científico-matemático, asimismo han aparecido otros lenguajes que hacen hincapié en las aplicaciones de proceso de archivos.
A diferencia de los programas de ensamble, los programas en lenguaje de alto nivel se pueden utilizar con diferentes marcas de computadores sin tener que hacer modificaciones considerables. Esto permite reducir sustancialmente el costo de la reprogramación cuando se adquiere equipo nuevo. Otras ventajas de los lenguajes de alto nivel son:
• Son más fáciles de aprender que los lenguajes ensambladores.
• Se pueden escribir más rápidamente.
• Permiten tener mejor documentación.
• Son más fáciles de mantener.
• Un programador que sepa escribir programas en uno de estos lenguajes no está limitado a utilizar un solo tipo de máquina.
*** LENGUAJES INTERPRETADOS ***
Se puede también utilizar una alternativa diferente de los compiladores para traducir lenguajes de alto nivel. En vez de traducir el programa fuente y grabar en forma permanente el código objeto que se produce durante la corrida de compilación para utilizarlo en una corrida de producción futura, el programador sólo carga el programa fuente en la computadora junto con los datos que se van a procesar. A continuación, un programa intérprete, almacenado en el sistema operativo del disco, o incluido de manera permanente dentro de la máquina, convierte cada proposición del programa fuente en lenguaje de máquina conforme vaya siendo necesario durante el proceso de los datos. No se graba el código objeto para utilizarlo posteriormente.
La siguiente vez que se utilice una instrucción, se le debe interpretar otra vez y traducir a lenguaje máquina. Por ejemplo, durante el procesamiento repetitivo de los pasos de un ciclo, cada instrucción del ciclo tendrá que volver a ser interpretado cada vez que se ejecute el ciclo, lo cual hace que el programa sea más lento en tiempo de ejecución (porque se va revisando el código en tiempo de ejecución) pero más rápido en tiempo de diseño (porque no se tiene que estar compilando a cada momento el código completo). El intérprete elimina la necesidad de realizar una corrida de compilación después de cada modificación del programa cuando se quiere agregar funciones o corregir errores; pero es obvio que un programa objeto compilado con antelación deberá ejecutarse con mucha mayor rapidez que uno que se debe interpretar a cada paso durante una corrida de producción.
**LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN DECLARATIVOS***
Se les conoce como lenguajes declarativos en ciencias computacionales a aquellos lenguajes de programación en los cuales se le indica a la computadora qué es lo que se desea obtener o qué es lo que se esta buscando, por ejemplo: Obtener los nombres de todos los empleados que tengan más de 32 años. Eso se puede lograr con un lenguaje declarativo como SQL.
La programación declarativa es una forma de programación que implica la descripción de un problema dado en lugar de proveer una solución para dicho problema, dejando la interpretación de los pasos específicos para llegar a dicha solución a un intérprete no especificado. La programación declarativa adopta, por lo tanto, un enfoque diferente al de la programación imperativa tradicional.
En otras palabras, la programación declarativa provee el "qué", pero deja el "cómo" liberado a la implementación particular del intérprete. Por lo tanto se puede ver que la programación declarativa tiene dos fases bien diferenciadas, la declaración y la interpretación.
Es importante señalar que a pesar de hacer referencia a intérprete, no hay que limitarse a "lenguajes interpretados" en el sentido habitual del término, sino que también se puede estar trabajando con "lenguajes compilados".
CARACTERÍSTICAS DE LOS LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN DECLARATIVOS
• Los lenguajes declarativos están orientados a buscar la solución del problema, sin preocuparse por la forma de llegar a ello; es decir, el programador debe concentrarse en la lógica del algoritmo, más que en el control de la secuencia.
• Los programas están formados por un conjunto de definiciones o ecuaciones, las cuales describen lo que debe ser calculado, no en sí la forma de hacerlo.
• Las variables sólo pueden tener asignado un solo valor a lo largo de la ejecución del programa, lo cual implica que no puede existir asignación destructiva. Debido a esto, cobra especial importancia el uso del anidamiento y la recursividad.
• Las listas representan la estructura fundamental de datos.
• El orden de la ejecución no resulta importante debido a que no existen efectos colaterales; es decir, que al calcular un valor, resulta imposible afectar el cálculo de otros y con esto se puede afirmar que cualquier secuencia de ejecución deberá conducir al mismo resultado.
• Las expresiones o definiciones pueden ser usadas como valores y por lo tanto se pueden tratar como argumentos de otras definiciones.
• El control de la ejecución no es responsabilidad del programador.
***DESVENTAJAS DE LA PROGRAMACIÓN DECLARATIVA***
La principal desventaja de la programación declarativa es que no puede resolver cualquier problema dado, sino que está restringida al subconjunto de problemas para los que el intérprete o compilador fue diseñado.
Otra desventaja de la programación declarativa está relacionada con la eficiencia. Dado que es necesaria una fase de interpretación extra, en la cual se deben evaluar todas las consecuencias de todas las declaraciones realizadas, el proceso es relativamente más lento que en la programación imperativa, en que los cambios de estado del sistema están dados por instrucciones particulares y no por un conjunto de condiciones arbitrariamente grande.
***VENTAJAS DE LA PROGRAMACIÓN DECLARATIVA***
A pesar de lo anterior existen algunas ventajas en el uso de la programación declarativa. Entre las ventajas se destaca que la solución de un problema se puede realizar con un nivel de abstracción considerablemente alto, sin entrar en detalles de implementación irrelevantes, lo que hace a las soluciones más fácil de entender por las personas. La resolución de problemas complejos es resuelta por el intérprete a partir de la declaración de las condiciones dadas.
La programación declarativa es muy usada en la resolución de problemas relacionados con inteligencia artificial, bases de datos, configuración, y comunicación entre procesos; sin embargo, ningún leguaje declarativo se aproxima en popularidad a los lenguajes imperativos.
***EJEMPLOS DE LENGUAJES DECLARATIVOS***
Algunos lenguajes declarativos que se pueden mencionar son:
• PROLOG
• SQL
• HTML
• WSDL (Web Services Description Language)
• XML Stylesheet Language for Transformation
***PROGRAMACIÓN LÓGICA***
La idea fundamental de la programación lógica consiste en emplear la lógica como lenguaje de programación.
La lógica no es imperativa porque no sirve para indicar cómo resolver un problema (órdenes). La lógica es declarativa porque sirve para especificar qué problema resolver (condiciones).
En la programación lógica, se especifican las condiciones que satisfacen las soluciones, se deducen las soluciones a partir de las condiciones y el énfasis de todo está en qué problema resolver. El problema se describe especificando qué caracteriza a sus posibles soluciones.
La programación lógica, junto con la funcional, forma parte de lo que se conoce como programación declarativa. En los lenguajes tradicionales, la programación consiste en indicar cómo resolver un problema mediante sentencias; en la programación lógica, se trabaja de forma descriptiva, estableciendo relaciones entre entidades, indicando no cómo, sino qué hacer. Se establece entonces que la idea esencial de la programación lógica es: algoritmos = lógica + control. Es decir, un algoritmo se construye especificando conocimiento en un lenguaje formal (lógica de primer orden), y el problema se resuelve mediante un mecanismo de inferencia (control) que actúa sobre aquél.
Al hacer un recorrido por la programación lógica, aparece como uno de sus lenguajes más representativos, Prolog, que es un clásico de la inteligencia artificial y que se aplica de múltiples formas en el desarrollo de software comercial.
***PROGRAMACIÓN FUNCIONAL***
La programación funcional es un paradigma de programación declarativa basado en la utilización de funciones matemáticas. El objetivo de la programación funcional es conseguir lenguajes expresivos y matemáticamente elegantes, en los que no sea necesario bajar al nivel de la máquina para describir el proceso llevado a cabo por el programa.
Los programas escritos en un lenguaje funcional están constituidos únicamente por definiciones de funciones, entendiendo éstas no como subprogramas clásicos de un lenguaje imperativo (pues la programación funcional es declarativa), sino como funciones puramente matemáticas, en las que se verifican ciertas propiedades como la transparencia referencial (el significado de una expresión depende únicamente del significado de sus subexpresiones), y por tanto, la carencia total de efectos laterales.
Otras características propias de estos lenguajes son la no existencia de asignaciones de variables y la falta de construcciones estructuradas como la secuencia o la iteración (lo que obliga en la práctica a que todas las repeticiones de instrucciones se lleven a cabo por medio de funciones recursivas).
Existen dos grandes categorías de lenguajes funcionales: los funcionales puros y los híbridos. La diferencia entre ambos estriba en que los lenguajes funcionales híbridos son menos dogmáticos que los puros, al permitir conceptos tomados de los lenguajes imperativos, como las secuencias de instrucciones o la asignación de variables. En contraste, los lenguajes funcionales puros tienen una mayor potencia expresiva, conservando a la vez su transparencia referencial, algo que no se cumple siempre con un lenguaje híbrido.
El lenguaje máquina de una computadora consta de cadenas de números binarios (ceros y unos) y es el único que "entienden" directamente los procesadores. Todas las instrucciones preparadas en cualquier lenguaje de máquina tienen por lo menos dos partes. La primera es el comando u operación, que dice a la computadora cuál es la función que va a realizar. Todas las computadoras tienen un código de operación para cada una de sus funciones. La segunda parte de la instrucción es el operando, que indica a la computadora dónde hallar o almacenar los datos y otras instrucciones que se van a manipular; el número de operandos de una instrucción varía en las distintas computadoras. En una computadora de operando único, el equivalente binario de "SUMAR 0814" podría hacer que se sume el valor que se encuentra en la localidad de almacenamiento o dirección 0814 al valor que se encuentra en la unidad aritmética lógica. En una máquina de dos operandos, la representación binaria de "SUMAR 0814 8672" podría hacer que se sume el valor que está en la localidad 8672 al valor que está en la dirección 0814. El formato de operando único es popular en las microcomputadoras más pequeñas; la estructura de dos operandos se encuentra en casi todas las demás máquinas.
Según los estándares actuales, las primeras computadoras eran poco tolerantes. Los programadores tenían que traducir las instrucciones de manera directa a la forma de lenguaje de máquina que comprendían las computadoras. Por ejemplo, un programador que escribiera la instrucción "SUMAR 0814" para una de las primeras máquinas IBM hubiera escrito:
000100000000000000000000000010111000
Además de recordar las docenas de códigos numéricos para los comandos del conjunto de instrucciones de la máquina, el programador tenía que conocer las posiciones donde se almacenan los datos y las instrucciones. La codificación inicial muchas veces requería meses, por lo que era costosa y era frecuente que originara errores. Revisar las instrucciones para localizar errores era casi tan tedioso como escribirlas por primera vez. Además, si era necesario modificar un programa posteriormente, la tarea podía llevarse meses.
***LENGUAJES DE ALTO NIVEL***
Los primeros programas ensambladores producían sólo una instrucción en lenguaje de máquina por cada instrucción del programa fuente. Para agilizar la codificación, se desarrollaron programas ensambladores que podían producir una cantidad variable de instrucciones en lenguaje de máquina por cada instrucción del programa fuente. Dicho de otra manera, una sola macroinstrucción podía producir varias líneas de código en lenguaje de máquina. Por ejemplo, el programador podría escribir "LEER ARCHIVO", y el programa traductor produciría una serie detallada de instrucciones al lenguaje de máquina previamente preparadas, con lo que se copiaría un registro del archivo que estuviera leyendo el dispositivo de entrada a la memoria principal. Así, el programador no se tenía que ocupar de escribir una instrucción por cada operación de máquina realizada.
El desarrollo de las técnicas nemotécnicas y las macroinstrucciones condujo, a su vez, al desarrollo de lenguajes de alto nivel que a menudo están orientados hacia una clase determinada de problemas de proceso. Por ejemplo, se han diseñado varios lenguajes para procesar problemas científico-matemático, asimismo han aparecido otros lenguajes que hacen hincapié en las aplicaciones de proceso de archivos.
A diferencia de los programas de ensamble, los programas en lenguaje de alto nivel se pueden utilizar con diferentes marcas de computadores sin tener que hacer modificaciones considerables. Esto permite reducir sustancialmente el costo de la reprogramación cuando se adquiere equipo nuevo. Otras ventajas de los lenguajes de alto nivel son:
• Son más fáciles de aprender que los lenguajes ensambladores.
• Se pueden escribir más rápidamente.
• Permiten tener mejor documentación.
• Son más fáciles de mantener.
• Un programador que sepa escribir programas en uno de estos lenguajes no está limitado a utilizar un solo tipo de máquina.
*** LENGUAJES INTERPRETADOS ***
Se puede también utilizar una alternativa diferente de los compiladores para traducir lenguajes de alto nivel. En vez de traducir el programa fuente y grabar en forma permanente el código objeto que se produce durante la corrida de compilación para utilizarlo en una corrida de producción futura, el programador sólo carga el programa fuente en la computadora junto con los datos que se van a procesar. A continuación, un programa intérprete, almacenado en el sistema operativo del disco, o incluido de manera permanente dentro de la máquina, convierte cada proposición del programa fuente en lenguaje de máquina conforme vaya siendo necesario durante el proceso de los datos. No se graba el código objeto para utilizarlo posteriormente.
La siguiente vez que se utilice una instrucción, se le debe interpretar otra vez y traducir a lenguaje máquina. Por ejemplo, durante el procesamiento repetitivo de los pasos de un ciclo, cada instrucción del ciclo tendrá que volver a ser interpretado cada vez que se ejecute el ciclo, lo cual hace que el programa sea más lento en tiempo de ejecución (porque se va revisando el código en tiempo de ejecución) pero más rápido en tiempo de diseño (porque no se tiene que estar compilando a cada momento el código completo). El intérprete elimina la necesidad de realizar una corrida de compilación después de cada modificación del programa cuando se quiere agregar funciones o corregir errores; pero es obvio que un programa objeto compilado con antelación deberá ejecutarse con mucha mayor rapidez que uno que se debe interpretar a cada paso durante una corrida de producción.
**LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN DECLARATIVOS***
Se les conoce como lenguajes declarativos en ciencias computacionales a aquellos lenguajes de programación en los cuales se le indica a la computadora qué es lo que se desea obtener o qué es lo que se esta buscando, por ejemplo: Obtener los nombres de todos los empleados que tengan más de 32 años. Eso se puede lograr con un lenguaje declarativo como SQL.
La programación declarativa es una forma de programación que implica la descripción de un problema dado en lugar de proveer una solución para dicho problema, dejando la interpretación de los pasos específicos para llegar a dicha solución a un intérprete no especificado. La programación declarativa adopta, por lo tanto, un enfoque diferente al de la programación imperativa tradicional.
En otras palabras, la programación declarativa provee el "qué", pero deja el "cómo" liberado a la implementación particular del intérprete. Por lo tanto se puede ver que la programación declarativa tiene dos fases bien diferenciadas, la declaración y la interpretación.
Es importante señalar que a pesar de hacer referencia a intérprete, no hay que limitarse a "lenguajes interpretados" en el sentido habitual del término, sino que también se puede estar trabajando con "lenguajes compilados".
CARACTERÍSTICAS DE LOS LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN DECLARATIVOS
• Los lenguajes declarativos están orientados a buscar la solución del problema, sin preocuparse por la forma de llegar a ello; es decir, el programador debe concentrarse en la lógica del algoritmo, más que en el control de la secuencia.
• Los programas están formados por un conjunto de definiciones o ecuaciones, las cuales describen lo que debe ser calculado, no en sí la forma de hacerlo.
• Las variables sólo pueden tener asignado un solo valor a lo largo de la ejecución del programa, lo cual implica que no puede existir asignación destructiva. Debido a esto, cobra especial importancia el uso del anidamiento y la recursividad.
• Las listas representan la estructura fundamental de datos.
• El orden de la ejecución no resulta importante debido a que no existen efectos colaterales; es decir, que al calcular un valor, resulta imposible afectar el cálculo de otros y con esto se puede afirmar que cualquier secuencia de ejecución deberá conducir al mismo resultado.
• Las expresiones o definiciones pueden ser usadas como valores y por lo tanto se pueden tratar como argumentos de otras definiciones.
• El control de la ejecución no es responsabilidad del programador.
***DESVENTAJAS DE LA PROGRAMACIÓN DECLARATIVA***
La principal desventaja de la programación declarativa es que no puede resolver cualquier problema dado, sino que está restringida al subconjunto de problemas para los que el intérprete o compilador fue diseñado.
Otra desventaja de la programación declarativa está relacionada con la eficiencia. Dado que es necesaria una fase de interpretación extra, en la cual se deben evaluar todas las consecuencias de todas las declaraciones realizadas, el proceso es relativamente más lento que en la programación imperativa, en que los cambios de estado del sistema están dados por instrucciones particulares y no por un conjunto de condiciones arbitrariamente grande.
***VENTAJAS DE LA PROGRAMACIÓN DECLARATIVA***
A pesar de lo anterior existen algunas ventajas en el uso de la programación declarativa. Entre las ventajas se destaca que la solución de un problema se puede realizar con un nivel de abstracción considerablemente alto, sin entrar en detalles de implementación irrelevantes, lo que hace a las soluciones más fácil de entender por las personas. La resolución de problemas complejos es resuelta por el intérprete a partir de la declaración de las condiciones dadas.
La programación declarativa es muy usada en la resolución de problemas relacionados con inteligencia artificial, bases de datos, configuración, y comunicación entre procesos; sin embargo, ningún leguaje declarativo se aproxima en popularidad a los lenguajes imperativos.
***EJEMPLOS DE LENGUAJES DECLARATIVOS***
Algunos lenguajes declarativos que se pueden mencionar son:
• PROLOG
• SQL
• HTML
• WSDL (Web Services Description Language)
• XML Stylesheet Language for Transformation
***PROGRAMACIÓN LÓGICA***
La idea fundamental de la programación lógica consiste en emplear la lógica como lenguaje de programación.
La lógica no es imperativa porque no sirve para indicar cómo resolver un problema (órdenes). La lógica es declarativa porque sirve para especificar qué problema resolver (condiciones).
En la programación lógica, se especifican las condiciones que satisfacen las soluciones, se deducen las soluciones a partir de las condiciones y el énfasis de todo está en qué problema resolver. El problema se describe especificando qué caracteriza a sus posibles soluciones.
La programación lógica, junto con la funcional, forma parte de lo que se conoce como programación declarativa. En los lenguajes tradicionales, la programación consiste en indicar cómo resolver un problema mediante sentencias; en la programación lógica, se trabaja de forma descriptiva, estableciendo relaciones entre entidades, indicando no cómo, sino qué hacer. Se establece entonces que la idea esencial de la programación lógica es: algoritmos = lógica + control. Es decir, un algoritmo se construye especificando conocimiento en un lenguaje formal (lógica de primer orden), y el problema se resuelve mediante un mecanismo de inferencia (control) que actúa sobre aquél.
Al hacer un recorrido por la programación lógica, aparece como uno de sus lenguajes más representativos, Prolog, que es un clásico de la inteligencia artificial y que se aplica de múltiples formas en el desarrollo de software comercial.
***PROGRAMACIÓN FUNCIONAL***
La programación funcional es un paradigma de programación declarativa basado en la utilización de funciones matemáticas. El objetivo de la programación funcional es conseguir lenguajes expresivos y matemáticamente elegantes, en los que no sea necesario bajar al nivel de la máquina para describir el proceso llevado a cabo por el programa.
Los programas escritos en un lenguaje funcional están constituidos únicamente por definiciones de funciones, entendiendo éstas no como subprogramas clásicos de un lenguaje imperativo (pues la programación funcional es declarativa), sino como funciones puramente matemáticas, en las que se verifican ciertas propiedades como la transparencia referencial (el significado de una expresión depende únicamente del significado de sus subexpresiones), y por tanto, la carencia total de efectos laterales.
Otras características propias de estos lenguajes son la no existencia de asignaciones de variables y la falta de construcciones estructuradas como la secuencia o la iteración (lo que obliga en la práctica a que todas las repeticiones de instrucciones se lleven a cabo por medio de funciones recursivas).
Existen dos grandes categorías de lenguajes funcionales: los funcionales puros y los híbridos. La diferencia entre ambos estriba en que los lenguajes funcionales híbridos son menos dogmáticos que los puros, al permitir conceptos tomados de los lenguajes imperativos, como las secuencias de instrucciones o la asignación de variables. En contraste, los lenguajes funcionales puros tienen una mayor potencia expresiva, conservando a la vez su transparencia referencial, algo que no se cumple siempre con un lenguaje híbrido.
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