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La Importacia De Los Sistemas Operativos

La Importancia Y La Necesidad De Los Sitemas Operativos

La importancia y la necesidad de los sistemas operativos nace históricamente desde los 50's, cuando se hizo evidente que el operar una computadora por medio de tableros enchufables en la primera generación y luego por medio del trabajo en lote en la segunda generación se podía mejorar notoriamente, pues el operador realizaba siempre una secuencia de pasos repetitivos, lo cual es una de las características contempladas en la definición de lo que es un programa. Es decir, se comenzó a ver que las tareas mismas del operador podían plasmarse en un programa, el cual a través del tiempo y por su enorme complejidad se le llamó "Sistema Operativo". Así, tenemos entre los primeros sistemas operativos al Fortran Monitor System ( FMS ) e IBSYS [Tan92].

Posteriormente, en la tercera generación de computadoras nace uno de los primeros sistemas operativos con la filosofía de administrar una familia de computadoras: el OS/360 de IBM. Fue este un proyecto tan novedoso y ambicioso que enfrentó por primera vez una serie de problemas conflictivos debido a que anteriormente las computadoras eran creadas para dos propósitos en general: el comercial y el científico. Así, al tratar de crear un solo sistema operativo para computadoras que podían dedicarse a un propósito, al otro o ambos, puso en evidencia la problemática del trabajo en equipos de análisis, diseño e implantación de sistemas grandes. El resultado fue un sistema del cual uno de sus mismos diseñadores patentizó su opinión en la portada de un libro: una horda de bestias prehistóricas atascadas en un foso de brea.

Surge también en la tercera generación de computadoras el concepto de la multiprogramación, porque debido al alto costo de las computadoras era necesario idear un esquema de trabajo que mantuviese a la unidad central de procesamiento más tiempo ocupada, así como el encolado (spooling ) de trabajos para su lectura hacia los lugares libres de memoria o la escritura de resultados. Sin embargo, se puede afirmar que los sistemas durante la tercera generación siguieron siendo básicamente sistemas de lote.

En la cuarta generación la electrónica avanza hacia la integración a gran escala, pudiendo crear circuitos con miles de transistores en un centímetro cuadrado de silicón y ya es posible hablar de las computadoras personales y las estaciones de trabajo. Surgen los conceptos de interfaces amigables intentando así atraer al público en general al uso de las computadoras como herramientas cotidianas. Se hacen populares el MS-DOS y UNIX en estas máquinas. También es común encontrar clones de computadoras personales y una multitud de empresas pequeñas ensamblándolas por todo el mundo.

Para mediados de los 80's, comienza el auge de las redes de computadoras y la necesidad de sistemas operativos en red y sistemas operativos distribuidos. La red mundial Internet se va haciendo accesible a toda clase de instituciones y se comienzan a dar muchas soluciones ( y problemas ) al querer hacer convivir recursos residentes en computadoras con sistemas operativos diferentes. Para los 90's el paradigma de la programación orientada a objetos cobra auge, así como el manejo de objetos desde los sistemas operativos. Las aplicaciones intentan crearse para ser ejecutadas en una plataforma específica y poder ver sus resultados en la pantalla o monitor de otra diferente (por ejemplo, ejecutar una simulación en una máquina con UNIX y ver los resultados en otra con DOS ). Los niveles de interacción se van haciendo cada vez más profundos.

Memoria Virtual

La Memoria Virtual

La memoria virtual es una técnica que permite al software usar más memoria principal que la que realmente posee el ordenador. La mayoría de los ordenadores tienen cuatro tipos de memoria: registros en la CPU, la memoria caché (tanto dentro como fuera del CPU), la memoria física (generalmente en forma de RAM, donde la CPU puede escribir y leer directa y razonablemente rápido) y el disco duro que es mucho más lento, pero también más grande y barato.

Muchas aplicaciones requieren el acceso a más información (código y datos) que la que se puede mantener en memoria física. Esto es así sobre todo cuando el sistema operativo permite múltiples procesos y aplicaciones ejecutándose simultáneamente. Una solución al problema de necesitar mayor cantidad de memoria de la que se posee consiste en que las aplicaciones mantengan parte de su información en disco, moviéndola a la memoria principal cuando sea necesario. Hay varias formas de hacer esto. Una opción es que la aplicación misma sea responsable de decidir qué información será guardada en cada sitio (segmentación), y de traerla y llevarla. La desventaja de esto, además de la dificultad en el diseño e implementación del programa, es que es muy probable que los intereses sobre la memoria de dos o varios programas generen conflictos entre sí: cada programador podría realizar su diseño teniendo en cuenta que es el único programa ejecutándose en el sistema. La alternativa es usar memoria virtual, donde la combinación entre hardware especial y el sistema operativo hace uso de la memoria principal y la secundaria para hacer parecer que el ordenador tiene mucha más memoria principal (RAM) que la que realmente posee. Este método es invisible a los procesos. La cantidad de memoria máxima que se puede hacer ver que hay tiene que ver con las características del procesador. Por ejemplo, en un sistema de 32 bits, el máximo es 232, lo que da 4096 Megabytes (4 Gigabytes). Todo esto hace el trabajo del programador de aplicaciones mucho más fácil, al poder ignorar completamente la necesidad de mover datos entre los distintos espacios de memoria.

Aunque la memoria virtual podría estar implementada por el software del sistema operativo, en la práctica casi siempre se usa una combinación de hardware y software, dado el esfuerzo extra que implicaría para el procesador.

Administracion De Memoria

Administración de memoria

Se le llama administración de memoria a los diversos métodos y operaciones destinados a obtener la máxima utilidad y provecho de una memoria informática, en pos del buen uso y funcionamiento del sistema en su totalidad.

Una memoria informática consiste en la serie de componentes, dispositivos y medios en una computadora que tienen el fin de retener y almacenar datos informáticos en forma circunstancial o permanente. Toda computadora moderna dispone de unidades de memoria que permiten el correcto funcionamiento del CPU o Unidad Central de Procesamiento.
Las hay de distintos tamaños y formatos. Una memoria puede ser un chip inserto en el interior de la computadora, pero también puede considerarse memoria al uso de unidades externas de almacenamiento como CDs, DVDs o memorias flash. A menudo una computadora dispone de una memoria principal, pero ésta puede ser complementada con otras unidades de memoria que se agreguen o con memorias movibles que permitan intercambiar datos entre varias computadoras.

La administración de memoria refiere, entonces, a la serie de métodos y procesos que se llevan adelante desde la parte usuaria a los efectos de obtener el mejor rendimiento posible por parte de estas unidades.

Estas operaciones son múltiples y tienen distintos usos y objetivos directos. Por ejemplo, una típica operación es trasladar la información a ser ejecutada dentro y fuera de la memoria principal, procurando maximixar el uso del procesador. Otras operaciones comunes son la protección de los procesos de interferencias de otros, uso compartido de datos, para que varios procesos compartan la misma información y memoria, partición de memoria en varias partes, limpieza de datos en la memoria que son poco utilizados o irrelevantes, formateo de disco y muchas otras.

Todos estos procesos son flexibles y dependen del uso y propósito del ordenador por parte del usuario para optimizar su rendimiento. Con frecuencia, la ejecución de estas operaciones brindará mayor espacio disponible para el almacenamiento de información y proporcionará una mayor agilidad en la gestión de procesos de diversa índole y nivel.

Administracion De Procesos

Administracion De Procesos

La implementación del modelo de procesos se logra debido a que el sistema operativo almacena en una tabla denominada tabla de control de procesos información relativa a cada proceso que se esta ejecutando en el procesador. Cada línea de esta tabla representa a un proceso.

La información que se almacena es la siguiente:

• Identificación del proceso.
• Identificación del proceso padre.
• Información sobre el usuario y grupo.
• Estado del procesador.
• Información de control de procesoInformación del planificador.
• Segmentos de memoria asignados.
• Recursos asignados.

Componentes Y Servicios Basicos De Un Sistema Operativo

Componentes del sistema operativo

El sistema operativo está compuesto por un conjunto de paquetes de software que pueden utilizarse para gestionar las interacciones con el hardware.Estos elementos se incluyen por lo general en este conjunto de software:

• El núcleo, que representa las funciones básicas del sistema operativo, como por ejemplo, la gestión de la memoria, de los procesos, de los archivos, de las entradas/salidas principales y de las funciones de comunicación.
• El intérprete de comandos, que posibilita la comunicación con el sistema operativo a través de un lenguaje de control, permitiendo al usuario controlar los periféricos sin conocer las características del hardware utilizado, la gestión de las direcciones físicas, etcétera.
• El sistema de archivos, que permite que los archivos se registren en una estructura arbórea.

Servicios Del Sistema Operativo

El S.O. ofrece a los programas una serie de servicios para trabajar en el computador:

• Ejecución de programas
• Operaciones de E/S
• Manipulación de archivos y directorios
• Comunicación entre procesos
• Comunicación con equipos remotos
• Administración de la protección y seguridad
• Leer el estado del sistema (hora, nº de procesos, etc.)

Tipos De Sistemas Operativos

Los sistemas operativos más conocidos son los siguientes:

1) DOS: El famoso DOS, que quiere decir Disk Operating System (sistema operativo de disco), es más conocido por los nombres de PC-DOS y MS-DOS. MS-DOS fue hecho por la compañía de software Microsoft y es en esencia el mismo SO que el PC-DOS.

La razón de su continua popularidad se debe al aplastante volumen de software disponible y a la base instalada de computadoras con procesador Intel.

Cuando Intel liberó el 80286, DOS se hizo tan popular y firme en el mercado que DOS y las aplicaciones DOS representaron la mayoría del mercado de software para PC. En aquel tiempo, la compatibilidad IBM, fue una necesidad para que los productos tuvieran éxito, y la "compatibilidad IBM" significaba computadoras que corrieran DOS tan bien como las computadoras IBM lo hacían.

Aún con los nuevos sistemas operativos que han salido al mercado, todavía el DOS es un sólido contendiente en la guerra de los SO.

2) Windows 3.1: Microsoft tomo una decisión, hacer un sistema operativo que tuviera una interfaz gráfica amigable para el usuario, y como resultado obtuvo Windows. Este sistema muestra íconos en la pantalla que representan diferentes archivos o programas, a los cuales se puede accesar al darles doble click con el puntero del mouse. Todas las aplicaciones elaboradas para Windows se parecen, por lo que es muy fácil aprender a usar nuevo software una vez aprendido las bases.

3) Windows 95: En 1995, Microsoft introdujo una nueva y mejorada versión del Windows 3.1. Las mejoras de este SO incluyen soporte multitareas y arquitectura de 32 bits, permitiendo así correr mejores aplicaciónes para mejorar la eficacia del trabajo.

4) Windows NT: Esta versión de Windows se especializa en las redes y servidores. Con este SO se puede interactuar de forma eficaz entre dos o más computadoras.

5) OS/2: Este SO fue hecho por IBM. Tiene soporte de 32 bits y su interfaz es muy buena. El problema que presenta este sistema operativo es que no se le ha dad el apoyo que se merece en cuanto a aplicaciones se refiere. Es decir, no se han creado muchas aplicaciones que aprovechen las características de el SO, ya que la mayoría del mercado de software ha sido monopolizado por Windows.

6) Mac OS: Las computadoras Macintosh no serían tan populares como lo son si no tuvieran el Mac OS como sistema operativo de planta. Este sistema operativo es tan amigable para el usuario que cualquier persona puede aprender a usarlo en muy poco tiempo. Por otro lado, es muy bueno para organizar archivos y usarlos de manera eficaz. Este fue creado por Apple Computer, Inc.

7) UNIX: El sistema operativo UNIX fue creado por los laboratorios Bell de AT&T en 1969 y es ahora usado como una de las bases para la supercarretera de la información. Unix es un SO multiusuario y multitarea, que corre en diferentes computadoras, desde supercomputadoras, Mainframes, Minicomputadoras, computadoras personales y estaciones de trabajo. Esto quiere decir que muchos usuarios puede estar usando una misma computadora por medio de terminales o usar muchas de ellas.

Sistemas Operativos

Sistema operativo

El sistema operativo es el programa (o software) más importante de un ordenador. Para que funcionen los otros programas, cada ordenador de uso general debe tener un sistema operativo. Los sistemas operativos realizan tareas básicas, tales como reconocimiento de la conexión del teclado, enviar la información a la pantalla, no perder de vista archivos y directorios en el disco, y controlar los dispositivos periféricos tales como impresoras, escáner, etc.

En sistemas grandes, el sistema operativo tiene incluso mayor responsabilidad y poder, es como un policía de tráfico, se asegura de que los programas y usuarios que están funcionando al mismo tiempo no interfieran entre ellos. El sistema operativo también es responsable de la seguridad, asegurándose de que los usuarios no autorizados no tengan acceso al sistema.

Clasificación de los Sistemas Operativos

Los sistemas operativos pueden ser clasificados de la siguiente forma:

• Multiusuario: Permite que dos o más usuarios utilicen sus programas al mismo tiempo. Algunos sistemas operativos permiten a centenares o millares de usuarios al mismo tiempo.
• Multiprocesador: soporta el abrir un mismo programa en más de una CPU.
• Multitarea: Permite que varios programas se ejecuten al mismo tiempo.
• Multitramo: Permite que diversas partes de un solo programa funcionen al mismo tiempo.
• Tiempo Real: Responde a las entradas inmediatamente. Los sistemas operativos como DOS y UNIX, no funcionan en tiempo real.

Cómo funciona un Sistema Operativo

Los sistemas operativos proporcionan una plataforma de software encima de la cual otros programas, llamados aplicaciones, puedan funcionar. Las aplicaciones se programan para que funcionen encima de un sistema operativo particular, por tanto, la elección del sistema operativo determina en gran medida las aplicaciones que puedes utilizar.

Los sistemas operativos más utilizados en los PC son DOS, OS/2, y Windows, pero hay otros que también se utilizan, como por ejemplo Linux.

Cómo se utiliza un Sistema Operativo

Un usuario normalmente interactúa con el sistema operativo a través de un sistema de comandos, por ejemplo, el sistema operativo DOS contiene comandos como copiar y pegar para copiar y pegar archivos respectivamente. Los comandos son aceptados y ejecutados por una parte del sistema operativo llamada procesador de comandos o intérprete de la línea de comandos. Las interfaces gráficas permiten que utilices los comandos señalando y pinchando en objetos que aparecen en la pantalla.

Ejemplos de Sistema Operativo

A continuación detallamos algunos ejemplos de sistemas operativos:

Familia Windows

• Windows 95
• Windows 98
• Windows ME
• Windows NT
• Windows 2000
• Windows 2000 server
• Windows XP
• Windows Server 2003
• Windows CE
• Windows Mobile
• Windows XP 64 bits
• Windows Vista (Longhorn)

Familia Macintosh

• Mac OS 7
• Mac OS 8
• Mac OS 9
• Mac OS X

Familia UNIX

• AIX
• AMIX
• GNU/Linux
• GNU / Hurd
• HP-UX
• Irix
• Minix
• System V
• Solaris
• UnixWare

Interpretes

Intérprete (informática)

En ciencias de la computación, intérprete o interpretador es un programa informático capaz de analizar y ejecutar otros programas, escritos en un lenguaje de alto nivel. Los intérpretes se diferencian de los compiladores en que mientras estos traducen un programa desde su descripción en un lenguaje de programación al código de máquina del sistema, los primeros (los intérpretes) sólo realizan la traducción a medida que sea necesaria, típicamente, instrucción por instrucción, y normalmente no guardan el resultado de dicha traducción.

Usando un intérprete, un solo archivo fuente puede producir resultados iguales incluso en sistemas sumamente diferentes (ej. una PC y un PlayStation 3). Usando un compilador, un solo archivo fuente puede producir resultados iguales solo si es compilado a distintos ejecutables específicos a cada sistema.

Los programas interpretados suelen ser más lentos que los compilados debido a la necesidad de traducir el programa mientras se ejecuta, pero a cambio son más flexibles como entornos de programación y depuración (lo que se traduce, por ejemplo, en una mayor facilidad para reemplazar partes enteras del programa o añadir módulos completamente nuevos), y permiten ofrecer al programa interpretado un entorno no dependiente de la máquina donde se ejecuta el intérprete, sino del propio intérprete (lo que se conoce comúnmente como máquina virtual).

Para mejorar el desempeño, algunas implementaciones de programación de lenguajes de programación pueden interpretar o compilar el código fuente original en una más compacta forma intermedia y después traducir eso al código de máquina (ej. Perl, Python, MATLAB, y Ruby). Algunos aceptan los archivos fuente guardados en esta representación intermedia (ej. Python, UCSD Pascal y Java).

Comparando su actuación con la de un ser humano, un compilador equivale a un traductor profesional que, a partir de un texto, prepara otro independiente traducido a otra lengua, mientras que un intérprete corresponde al intérprete humano, que traduce de viva voz las palabras que oye, sin dejar constancia por escrito.

En la actualidad, uno de los entornos más comunes de uso de los intérpretes informáticos es Internet, debido a la posibilidad que estos tienen de ejecutarse independientemente de la plataforma.

Interpretadores de bytecode

Hay un espectro de posibilidades entre la interpretación y la compilación, dependiendo de la cantidad de análisis realizados antes de que el programa sea ejecutado. Por ejemplo, el Emacs Lisp es compilado a bytecode, que es una representación altamente comprimida y optimizada del código fuente del Lisp, pero no es código de máquina (y por lo tanto no está atado a cualquier hardware particular). Este código "compilado" es entonces interpretado por un interpretador de bytecode (que está escrito en C). En este caso, el código compilado es el código de máquina para una máquina virtual, que no está implementada en el hardware, sino en el interpretador de bytecode. El mismo acercamiento es utilizado con el código Forth usado en sistemas Open Firmware: el lenguaje fuente es compilado en "código F" (un bytecode), que entonces es interpretado por una máquina virtual.

Eficiencia

La desventaja principal de los interpretadores es que cuando se interpreta un programa, típicamente corre más lentamente que si hubiera sido compilado. La diferencia en velocidades puede ser minúscula o grande; a menudo un orden de magnitud y a veces más. Generalmente toma más tiempo correr un programa bajo un interpretador que correr el código compilado, pero puede tomar menos tiempo para interpretarlo que el tiempo total requerido para compilarlo y ejecutarlo. Esto es especialmente importante si se está haciendo y probando un código prototipo cuando un ciclo de editar, interpretar y depurar del interpretador, a menudo puede ser mucho más corto que el ciclo de editar, compilar, ejecutar y depurar del compilador.

La interpretación de código es más lenta que la ejecución de código compilado porque el interpretador debe analizar cada sentencia en el programa cada vez que es ejecutada y entonces realizar la acción deseada, mientras que el código compilado solo realiza la acción dentro de un determinado contexto fijo por la compilación. Este análisis en tiempo de ejecución se conoce como "sobrecarga interpretativa". En un interpretador, el acceso a las variables es también más lento porque el mapeo de identificadores hacia las localizaciones de almacenamiento debe hacerse repetidamente en tiempo de ejecución en vez de en el tiempo de compilación. Hay varios compromisos entre la velocidad de desarrollo al usar un interpretador y la velocidad de ejecución al usar un compilador. Algunos sistemas (ej., algunos LISPs) permiten al código interpretado y al compilado llamarse el uno al otro y compartir variables. Esto significa que una vez que una rutina ha sido probada y depurada bajo el interpretador puede ser compilada y por lo tanto beneficiarse de una ejecución más rápida mientras que otras rutinas están siendo desarrolladas. Muchos interpretadores no ejecutan el código fuente tal y como está sino que lo convierten en una forma interna más compacta. Por ejemplo, algunos interpretadores BASIC reemplazan palabras clave (keywords) con tokens de un simple byte que pueden ser usados para encontrar la instrucción en una tabla de saltos. Un interpretador puede bien usar el mismo analizador lexicográfico y el analizador sintáctico (parser) que el compilador y entonces interpretar el árbol de sintaxis abstracta resultante.

Interpretadores de árbol de sintáxis abstracta

En el espectro entre la interpretación y la compilación, otro acercamiento está transformando el código fuente en un árbol de sintaxis abstracta optimizado (AST), y después procediendo a ejecutar el programa siguiendo esta estructura arborescente.[1] En este acercamiento cada sentencia necesita ser analizada (parsed) solo una vez. Como una ventaja sobre el bytecode, el AST mantiene la estructura y las relaciones globales del programa entre las sentencias (que se pierden en una representación de bytecode), y proporciona una representación más compacta.

Así, el AST se ha propuesto como un mejor formato intermedio para los compiladores justo a tiempo que el bytecode. También, permite realizar un mejor análisis durante tiempo de ejecución. Un interpretador Java basado en AST ha demostrado ser más rápido que un interpretador similar basado en bytecode,[3] gracias a las más poderosas optimizaciones permitidas al tener la estructura completa del programa, así como tipos de datos de alto nivel, disponibles durante la ejecución.

Compilación justo a tiempo

Para desdibujar más la distinción entre los interpretadores, los interpretadores de bytecode y la compilación, está la compilación justo a tiempo (o JIT), una técnica en la cual la representación intermedia es compilada a código de máquina nativo en tiempo de ejecución. Esto confiere la eficiencia de ejecutar el código nativo, al costo de tiempo de inicio y de un uso creciente de la memoria cuando el bytecode o el AST es compilado por primera vez. La optimización adaptativa es una técnica complementaria en la cual el interpretador hace un análisis de desempeño del programa que está corriendo (profiling) y compila sus partes más frecuentemente ejecutadas a código nativo. Ambas técnicas tienen algunas décadas, apareciendo en lenguajes tales como Smalltalk en los años 1980.

En años recientes, la compilación justo a tiempo ha ganado la atención de la mayoría de los implementadores de lenguajes de programación, con Java, Python, y el Microsoft .NET Framework todos ahora incluyendo JITs.

Interpretador de tarjeta perforada

El término "interpretador" frecuentemente se refería a una pieza de equipo de registro de unidad que podía leer tarjetas perforadas e imprimir los caracteres en la tarjeta en una forma que podía ser leída por humanos. El interpretador Numérico del IBM 550 y el Interpretador Alfabético del IBM 557 son ejemplos típicos a partir de 1930 y 1954, respectivamente.

Ejemplos

Algunos ejemplos de lenguajes que son normalmente interpretados en vez de compilados son:

• Perl
• PHP
• Java
• Javascript
• Logo
• ASP (hasta la versión 3)
• Python
• C#
• J#
• ASP

Copiladores

Compilador

Diagrama a bloques de la operación de un buen compilador.Un compilador es un programa informático que traduce un programa escrito en un lenguaje de programación a otro lenguaje de programación, generando un programa equivalente que la máquina será capaz de interpretar. Usualmente el segundo lenguaje es lenguaje de máquina, pero también puede ser simplemente texto. Este proceso de traducción se conoce como compilación.
Un compilador es un programa que permite traducir el código fuente de un programa en lenguaje de alto nivel, a otro lenguaje de nivel inferior (típicamente lenguaje de máquina). De esta manera un programador puede diseñar un programa en un lenguaje mucho más cercano a como piensa un ser humano, para luego compilarlo a un programa más manejable por una computadora.

Partes de un compilador

La construcción de un compilador involucra la división del proceso en una serie de fases que variará con su complejidad. Generalmente estas fases se agrupan en dos tareas: el análisis del programa fuente y la síntesis del programa objeto.

• Análisis: Se trata de la comprobación de la corrección del programa fuente, e incluye las fases correspondientes al Análisis Léxico (que consiste en la descomposición del programa fuente en componentes léxicos), Análisis Sintáctico (agrupación de los componentes léxicos en frases gramaticales ) y Análisis Semántico (comprobación de la validez semántica de las sentencias aceptadas en la fase de Análisis Sintáctico).
  
  Síntesis: Su objetivo es la generación de la salida expresada en el lenguaje objeto y suele estar formado por una o varias combinaciones de fases de Generación de Código (normalmente se trata de código intermedio o de código objeto) y de Optimización de Código (en las que se busca obtener un código lo más eficiente posible).
  Alternativamente, las fases descritas para las tareas de análisis y síntesis se pueden agrupar en Front-end y Back-end:
  
• Front-end: es la parte que analiza el código fuente, comprueba su validez, genera el árbol de derivación y rellena los valores de la tabla de símbolos. Esta parte suele ser independiente de la plataforma o sistema para el cual se vaya a compilar, y está compuesta por las fases comprendidas entre el Análisis Léxico y la Generación de Código Intermedio.
  
  Back-end: es la parte que genera el código máquina, específico de una plataforma, a partir de los resultados de la fase de análisis, realizada por el Front End.

Esta división permite que el mismo Back End se utilice para generar el código máquina de varios lenguajes de programación distintos y que el mismo Front End que sirve para analizar el código fuente de un lenguaje de programación concreto sirva para generar código máquina en varias plataformas distintas. Suele incluir la generación y optimización del código dependiente de la máquina.
El código que genera el Back End normalmente no se puede ejecutar directamente, sino que necesita ser enlazado por un programa enlazador (linker)

Tipos de compiladores

Esta taxonomía de los tipos de compiladores no es excluyente, por lo que puede haber compiladores que se adscriban a varias categorías:

• Compiladores cruzados: generan código para un sistema distinto del que están funcionando.
• Compiladores optimizadores: realizan cambios en el código para mejorar su eficiencia, pero manteniendo la funcionalidad del programa original.
• Compiladores de una sola pasada: generan el código máquina a partir de una única lectura del código fuente.
• Compiladores de varias pasadas: necesitan leer el código fuente varias veces antes de poder producir el código máquina.
• Compiladores JIT (Just In Time): forman parte de un intérprete y compilan partes del código según se necesitan.

Pauta de creación de un compilador: En las primeras épocas de la informática, el software de los compiladores era considerado como uno de los más complejos existentes.

Los primeros compiladores se realizaron programándolos directamente en lenguaje máquina o en ensamblador. Una vez que se dispone de un compilador, se pueden escribir nuevas versiones del compilador (u otros compiladores distintos) en el lenguaje que compila ese compilador.

Actualmente existen herramientas que facilitan la tarea de escribir compiladores ó intérpretes informáticos. Estas herramientas permiten generar el esqueleto del analizador sintáctico a partir de una definición formal del lenguaje de partida, especificada normalmente mediante una gramática formal y barata, dejando únicamente al programador del compilador la tarea de programar las acciones semánticas asociadas.

Proceso de compilación

Es el proceso por el cual se traducen las instrucciones escritas en un determinado lenguaje de programación a lenguaje máquina. Además de un traductor, se pueden necesitar otros programas para crear un programa objeto ejecutable. Un programa fuente se puede dividir en módulos almacenados en archivos distintos. La tarea de reunir el programa fuente a menudo se confía a un programa distinto, llamado preprocesador. El preprocesador también puede expandir abreviaturas, llamadas a macros, a proposiciones del lenguaje fuente.

Normalmente la creación de un programa ejecutable (un típico.exe para Microsoft Windows o DOS) conlleva dos pasos. El primer paso se llama compilación (propiamente dicho) y traduce el código fuente escrito en un lenguaje de programación almacenado en un archivo a código en bajo nivel (normalmente en código objeto, no directamente a lenguaje máquina). El segundo paso se llama enlazado en el cual se enlaza el código de bajo nivel generado de todos los ficheros y subprogramas que se han mandado compilar y se añade el código de las funciones que hay en las bibliotecas del compilador para que el ejecutable pueda comunicarse directamente con el sistema operativo, traduciendo así finalmente el código objeto a código máquina, y generando un módulo ejecutable.

Estos dos pasos se pueden hacer por separado, almacenando el resultado de la fase de compilación en archivos objetos (un típico.obj para Microsoft Windows, DOS o para Unix); para enlazarlos en fases posteriores, o crear directamente el ejecutable; con lo que la fase de compilación se almacena sólo temporalmente. Un programa podría tener partes escritas en varios lenguajes (por ejemplo C, C++ y Asm), que se podrían compilar de forma independiente y luego enlazar juntas para formar un único módulo ejecutable.

Ensambladores

Ensamblador

El término ensamblador (del inglés assembler) se refiere a un tipo de programa informático que se encarga de traducir un fichero fuente escrito en un lenguaje ensamblador, a un fichero objeto que contiene código máquina, ejecutable directamente por la máquina para la que se ha generado. El propósito para el que se crearon este tipo de aplicaciones es la de facilitar la escritura de programas, ya que escribir directamente en código binario, que es el único código entendible por la computadora, es en la práctica imposible. La evolución de los lenguajes de programación a partir del lenguaje ensamblador originó también la evolución de este programa ensamblador hacia lo que se conoce como programa compilador.

Funcionamiento

El programa lee el fichero escrito en lenguaje ensamblador y sustituye cada uno de los códigos nemotécnicos que aparecen por su código de operación correspondiente en sistema binario para la plataforma que se eligió como destino en las opciones específicas del ensamblador.cc

Tipos de ensambladores

Podemos distinguir entre tres tipos de ensambladores:

Ensambladores básicos: Son de muy bajo nivel, y su tarea consiste básicamente en ofrecer nombres simbólicos a las distintas instrucciones, parámetros y cosas tales como los modos de direccionamiento. Además, reconoce una serie de directivas (o meta instrucciones) que indican ciertos parámetros de funcionamiento del ensamblador.

Ensambladores modulares, o macro ensambladores: Descendientes de los ensambladores básicos, fueron muy populares en las décadas de los 50 y los 60, antes de la generalización de los lenguajes de alto nivel. Hacen todo lo que puede hacer un ensamblador, y además proporcionan una serie de directivas para definir e invocar macroinstrucciones (o simplemente, macros). Véase X86.

Ensambladores modulares 32-bits o de alto nivel: Son ensambladores que aparecieron como respuesta a una nueva arquitectura de procesadores de 32 bits, muchos de ellos teniendo compatibilidad hacia atrás pudiendo trabajar con programas con estructuras de 16 bits. Además de realizar la misma tarea que los anteriores, permitiendo también el uso de macros, permiten utilizar estructuras de programación más complejas propias de los lenguajes de alto nivel.

Tipos De Lenguajes

Existen dos tipos de lenguajes claramente diferenciados; los lenguajes de bajo nivel y los de alto nivel.

El ordenador sólo entiende un lenguaje conocido como código binario o código máquina, consistente en ceros y unos. Es decir, sólo utiliza 0 y 1 para codificar cualquier acción.

Los lenguajes más próximos a la arquitectura hardware se denominan lenguajes de bajo nivel y los que se encuentran más cercanos a los programadores y usuarios se denominan lenguajes de alto nivel.

Lenguajes de bajo nivel

Son lenguajes totalmente dependientes de la máquina, es decir que el programa que se realiza con este tipo de lenguajes no se pueden migrar o utilizar en otras maquinas.

Al estar prácticamente diseñados a medida del hardware, aprovechan al máximo las características del mismo.

Dentro de este grupo se encuentran:

• El lenguaje maquina: este lenguaje ordena a la máquina las operaciones fundamentales para su funcionamiento. Cnsiste en la combinación de 0's y 1's para formar las ordenes entendibles por el hardware de la maquina.
Este lenguaje es mucho más rápido que los lenguajes de alto nivel.
La desventaja es que son bastantes difíciles de manejar y usar, además de tener códigos fuente enormes donde encontrar un fallo es casi imposible.

• El lenguaje ensamblador es un derivado del lenguaje maquina y esta formado por abreviaturas de letras y números llamadas mnemotécnicos. Con la aparición de este lenguaje se crearon los programas traductores para poder pasar los programas escritos en lenguaje ensamblador a lenguaje máquina. Como ventaja con respecto al código máquina es que los códigos fuentes eran más cortos y los programas creados ocupaban menos memoria. Las desventajas de este lenguaje siguen siendo prácticamente las mismas que las del lenguaje ensamblador, ñadiendo la dificultad de tener que aprender un nuevo lenguaje difícil de probar y mantener.

Lenguajes de alto nivel

Son aquellos que se encuentran más cercanos al lenguaje natural que al lenguaje máquina.
Están dirigidos a solucionar problemas mediante el uso de EDD's.
Nota: EDD's son las abreviaturas de Estructuras Dinamicas de Datos, algo muy utilizado en todos los lenguajes de programación. Son estructuras que pueden cambiar de tamaño durante la ejecución del programa. Nos permiten crear estructuras de datos que se adapten a las necesidades reales de un programa.

Se tratan de lenguajes independientes de la arquitectura del ordenador. Por lo que, en principio, un programa escrito en un lenguaje de alto nivel, lo puedes migrar de una máquina a otra sin ningún tipo de problema.

Estos lenguajes permiten al programador olvidarse por completo del funcionamiento interno de la maquina/s para la que están diseñando el programa. Tan solo necesitan un traductor que entiendan el código fuente como las características de la maquina.

Suelen usar tipos de datos para la programación y hay lenguajes de propósito general (cualquier tipo de aplicación) y de propósito especifico (como FORTRAN para trabajos científicos).

Lenguajes de Medio nivel

Se trata de un termino no aceptado por todos, pero q seguramente habrás oído. Estos lenguajes se encuentran en un punto medio entre los dos anteriores. Dentro de estos lenguajes podría situarse C ya que puede acceder a los registros del sistema, trabajar con direcciones de memoria, todas ellas características de lenguajes de bajo nivel y a la vez realizar operaciones de alto nivel.

Generaciones

La evolución de los lenguajes de programación se puede dividir en 5 etapas o generaciones.

• Primera generación: lenguaje maquina.
• Segunda generación: se crearon los primeros lenguajes ensambladores.
• Tercera generación: se crean los primeros lenguajes de alto nivel. Ej. C, Pascal, Cobol…
• Cuarta generación. Son los lenguajes capaces de generar código por si solos, son los llamados RAD, con lo cuales se pueden realizar aplicaciones sin ser un experto en el lenguaje. Aquí también se encuentran los lenguajes orientados a objetos, haciendo posible la reutilización d partes del código para otros programas. Ej. Visual, Natural Adabes…
• Quinta generación: aquí se encuentran los lenguajes orientados a la inteligencia artificial. Estos lenguajes todavía están poco desarrollados. Ej. LISP

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