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Elementos del desarrollo de Software

Álvaro González Sotillo

Created: 2025-09-30 mar 19:05

1. Introducción

  • En esta Unidad aprenderemos a
    • Reconocer la relación de los programas con los componentes del sistema informático.
    • Diferenciar código fuente, objeto y ejecutable.
    • Identificar las fases de desarrollo de una aplicación informática.
    • Clasificar los lenguajes de programación.

1.1. Tipos de software

  • De sistema (Sistema operativo, drivers -controladores-)
    • Los drivers son los controladores de dispositivos.
    • El firmware es el programa que funciona dentro de un dispositivo
    • BIOS/UEFI es el firmware de la placa base de un PC
  • De aplicación (Suite ofimática, Navegador, Edición de imagen, …)
  • De desarrollo (Editores, compiladores, interpretes, …)

drivers-192x350.png

1.2. Relación Hardware-Software

  • Disco duro : almacena de forma permanente los archivos ejecutables y los archivos de datos.
    • El disco duro se considera un periférico de E/S (Entrada/Salida).
  • Memoria RAM : almacena de forma temporal el código binario de los archivos ejecutables y los archivos de datos necesarios.
  • CPU : lee y ejecuta instrucciones almacenadas en memoria RAM, así como los datos necesarios.
  • E/S: recoge nuevos datos desde la entrada, se muestran los resultados, se leen/guardan a disco, …

1.3. ¿pero qué es un ordenador?

  • Es un dispositivo capaz de
    • Ejecutar órdenes de forma secuencial
    • Con dos tipos especiales de órdenes
      • Condicionales: se ejecutan dependiendo de los datos disponibles
      • Salto: se interrumpe el orden normal de ejecución
  • Preguntas:
  • Conclusión
    • Muchísimos dispositivos contienen ordenadores
    • No todos esos ordenadores se exponen al usuario final
      • El usuario final no puede modificar los programas

1.4. Arquitectura de Von neuman

  • La máquina de Turing distinguía entre datos y programa
  • Pero los programas son también datos. Esto posibilita:
    • Emuladores
    • Programas que hacen programas
    • Actualización de software

word-image200.png

Figura 1: Arquitectura de Von Neuman

1.5. Códigos fuente, objeto y ejecutable

  • Código fuente: archivo de texto legible escrito en un lenguaje de programación.
  • Código objeto (intermedio): archivo binario no ejecutable.
    • Pueden ser ya instrucciones legibles por la CPU
    • O puede ser un formato intermedio
  • Código ejecutable: código máquina
    • En lenguajes interpretados no existe código objeto, ni ejecutable. Solo código fuente. Por ejemplo: PHP, Javascript, …
    • Aunque podría existir en memoria (JIT compiler)
objdump -d  /usr/bin/ls


/usr/bin/ls:     file format elf64-x86-64


Disassembly of section .init:

000000000000033c <.init>:
 33c:   f3 0f 1e fa             endbr64
 340:   48 83 ec 08             sub    $0x8,%rsp
 344:   48 8b 05 75 2c 02 00    mov    0x22c75(%rip),%rax        # 22fc0 <__gmon_start__@Base>
 34b:   48 85 c0                test   %rax,%rax
 34e:   74 02                   je     352 <__ctype_toupper_loc@plt-0x67e>
 350:   ff d0                   call   *%rax
 352:   48 83 c4 08             add    $0x8,%rsp
 356:   c3                      ret

Disassembly of section .plt:

0000000000000360 <.plt>:
 360:   ff 35 ca 28 02 00       push   0x228ca(%rip)        # 22c30 <error_at_line@@Base+0x21943>
 366:   ff 25 cc 28 02 00       jmp    *0x228cc(%rip)        # 22c38 <error_at_line@@Base+0x2194b>
 36c:   0f 1f 40 00             nopl   0x0(%rax)
 370:   f3 0f 1e fa             endbr64
 374:   68 00 00 00 00          push   $0x0
 379:   e9 e2 ff ff ff          jmp    360 <__ctype_toupper_loc@plt-0x670>
 37e:   66 90                   xchg   %ax,%ax
 380:   f3 0f 1e fa             endbr64
        
 ...

1.6. Para entenderlo mejor

2. Ciclo de vida del software

2.1. Ingeniería de software

Disciplina que estudia los principios y metodologías para el desarrollo y mantenimiento de sistemas software.

  • Algunos autores consideran que "desarrollo de software" es un término más apropiado que "ingeniería de software" puesto que este último implica niveles de rigor y prueba de procesos que no son apropiados para todo tipo de desarrollo de software.
  • Ingeniería del software

2.2. Desarrollo de software

2.2.1. Fases principales

  • ANÁLISIS: Qué debe hacer la aplicación.
  • DISEÑO: Cómo se va a organizar internamente la aplicación. Sus decisiones no afectan directamente al usario, más allá de elegir una plataforma.
  • CODIFICACIÓN: Realización de la aplicación.
  • PRUEBAS: Búsqueda de defectos.
  • MANTENIMIENTO: Solución de defectos que escaparon a las pruebas, o adaptación a nuevos requisitos.

2.2.2. ANÁLISIS

  • Se determina y define claramente las necesidades del cliente y se especifica los requisitos que debe cumplir el software a desarrollar.
  • La especificación de requisitos debe:
    • Ser completa y sin omisiones
    • Ser concisa y sin trivialidades
    • Evitar ambigüedades. Utilizar lenguaje formal.
    • Evitar detalles de diseño o implementación
    • Ser entendible por el cliente
    • Separar requisitos funcionales y no funcionales
    • Dividir y jerarquizar el modelo
    • Fijar criterios de validación

2.2.3. DISEÑO

  • Se descompone y organiza el sistema en elementos componentes que pueden ser desarrollados por separado.
  • Se especifica la interrelación y funcionalidad de los elementos componentes.
  • Las actividades habituales son las siguientes:
    • Diseño arquitectónico
    • Diseño detallado
    • Diseño de datos
    • Diseño de interfaz de usuario

2.2.4. CODIFICACIÓN

  • Se escribe el código fuente de cada componente.
  • Pueden utilizarse distintos lenguajes informáticos y plataformas:
    • Aplicación web: javascript, HTML, PHP, JSP, ASP…
    • Escritorio: C++, python, java, C#
    • Móvil: flutter, kotlin…

2.2.5. PRUEBAS

  • El principal objetivo de las pruebas debe ser conseguir que el programa funcione incorrectamente y que se descubran defectos.
  • Deberemos someter al programa al máximo número de situaciones diferentes.

2.2.6. MANTENIMIENTO

  • Durante la explotación del sistema software es necesario realizar cambios ocasionales.
  • Para ello hay que rehacer parte del trabajo realizado en las fases previas.
  • Tipos de mantenimiento:
    • Correctivo: se corrigen defectos.
    • Perfectivo: se mejora la funcionalidad.
    • Evolutivo: se añade funcionalidades nuevas.
    • Adaptativo: se adapta a nuevos entornos.

¿Qué tipos de mantenimiento suponen una nueva fase de análisis y diseño?

2.3. Resultado tras cada fase (I)

  • Ingeniería de sistemas: Especificación del sistema
  • ANÁLISIS: Especificación de requisitos del software
  • DISEÑO
    • arquitectónico: Documento de arquitectura del software
    • detallado: Especificación de módulos y funciones
  • CODIFICACIÓN: Código fuente

2.4. Resultado tras cada fase (II)

( Continuación )

  • PRUEBAS de unidades: Módulos utilizables
  • PRUEBAS de integración: Sistema utilizable
  • PRUEBAS del sistema: Sistema aceptado
  • Documentación: Documentación técnica y de usuario
  • MANTENIMIENTO: Informes de errores y control de cambios

2.5. Modelos de desarrollo de software

  • Modelos clásicos (predictivos)
    • Modelo en cascada
    • Modelo en V
  • Modelo de construcción de prototipos
  • Modelos evolutivos o incrementales
    • Modelo en espiral (iterativos)
    • Metodologías ágiles (adaptativos)

2.6. Modelo en cascada (I)

cascada.png

Figura 2: Modelo en cascada

2.7. Modelo en cascada (II)

  • Modelo de mayor antigüedad.
  • Identifica las fases principales del desarrollo software.
  • Las fases han de realizarse en el orden indicado.
  • El resultado de una fase es la entrada de la siguiente fase.
  • Es un modelo bastante rígido que se adapta mal al cambio continuo de especificaciones.
  • Existen diferentes variantes con mayor o menor cantidad de actividades.

2.8. Modelo en V (I)

v.png

Figura 3: Modelo en V

2.9. Modelo en V (II)

  • Modelo muy parecido al modelo en cascada.
  • Visión jerarquizada con distintos niveles.
  • Los niveles superiores indican mayor abstracción.
  • Los niveles inferiores indican mayor nivel de detalle.
  • El resultado de una fase es la entrada de la siguiente fase.
  • Existen diferentes variantes con mayor o menor cantidad de actividades.

2.10. Prototipos (I)

  • A menudo los requisitos no están especificados claramente:
    • por no existir experiencia previa.
    • por omisión o falta de concreción del usuario/cliente.

prototipos.png

Figura 4: Modelo de construcción de prototipos

2.11. Prototipos (II)

  • Proceso:
    • Se crea un prototipo durante la fase de análisis y es probado por el usuario/cliente para refinar los requisitos del software a desarrollar.
    • Se repite el paso anterior las veces necesarias.

2.12. Prototipos (III)

  • Tipos de prototipos:
    • Prototipos rápidos (desechables)
      • El prototipo puede estar desarrollado usando otro lenguaje y/o herramientas.
      • Finalmente el prototipo se desecha.
    • Prototipos evolutivos
      • El prototipo está diseñado en el mismo lenguaje y herramientas del proyecto.
      • El prototipo se usa como base para desarrollar el proyecto.

2.13. Modelo en espiral (I)

  • Desarrollado por Boehm en 1988.
  • La actividad de ingeniería corresponde a las fases de los modelos clásicos: análisis, diseño, codificación, …

espiral.png

Figura 5: Modelo en espiral

2.14. Modelo en espiral (II)

  • En la actividad de ingeniería se da gran importancia a la reutilización de código.

espiral-poo.png

Figura 6: Modelo en espiral

2.15. Metodologías ágiles (I)

  • Son métodos de ingeniería del software basados en el desarrollo iterativo e incremental.
  • Los requisitos y soluciones evolucionan con el tiempo según la necesidad del proyecto.
  • El trabajo es realizado mediante la colaboración de equipos auto-organizados y multidisciplinarios, inmersos en un proceso compartido de toma de decisiones a corto plazo.
  • Las metodologías más conocidas son:
    • Kanban
    • Scrum
    • XP (eXtreme Programming)

2.16. Metodologías ágiles (II)

Manifiesto por el Desarrollo Ágil

  • Individuos e interacciones sobre procesos y herramientas
  • Software funcionando sobre documentación extensiva
  • Colaboración con el cliente sobre negociación contractual
  • Respuesta ante el cambio sobre seguir un plan

2.16.1. Kanban (I)

  • También se denomina "sistema de tarjetas".
  • Desarrollado inicialmente por Toyota para la industria de fabricación de productos.
  • Controla por demanda la fabricación de los productos necesarios en la cantidad y tiempo necesarios.
  • Enfocado a entregar el máximo valor para los clientes, utilizando los recursos justos.
  • Lean manufacturing
  • Kanban en desarrollo software

2.16.2. Kanban (II)

Pizarra kanban

kanban-board.png

Figura 7: Pizarra kanban

2.16.3. Scrum (I)

  • Modelo de desarrollo incremental.
  • Iteraciones (sprint) regulares cada 2 a 4 semanas.
  • Al principio de cada iteración se establecen sus objetivos priorizados (sprint backlog).
  • Al finalizar cada iteración se obtiene una entrega parcial utilizable por el cliente.
  • Existen reuniones diarias para tratar la marcha del sprint.

2.16.4. Scrum (II)

scrum.png

Figura 8: Proceso SCRUM

2.16.5. XP (Programación extrema) (I)

Valores

  • Simplicidad
  • Comunicación
  • Retroalimentación
  • Valentía o coraje
  • Respeto o humildad

2.16.6. XP (Programación extrema) (II)

Características

  • Diseño sencillo
  • Pequeñas mejoras continuas
  • Pruebas y refactorización
  • Integración continua
  • Programación por parejas
  • El cliente se integra en el equipo de desarrollo
  • Propiedad del código compartida
  • Estándares de codificación
  • 40 horas semanales

3. Lenguajes de programación

3.1. Evolución

  • Primera generación: lenguaje máquina.
  • 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.
  • Quinta generación: Basados en restricciones declarativas, para IA clásica (prolog)
  • Vibe coding: utilizar sistemas LLM para la programación
    • Nuevos (apenas dos años reales)
    • Prometedores, pero solo para programadores con experiencia previa

3.2. Obtención de código ejecutable

  • Para obtener código binario ejecutable tenemos 2 opciones:
    • Compilar
    • Interpretar

3.3. Proceso de compilación/interpretación

  • La compilación/interpretación del código fuente se lleva a cabo en dos fases:
    1. Análisis léxico
    2. Análisis sintáctico
  • Si no existen errores, se genera el código objeto correspondiente.
  • Un código fuente correctamente escrito no significa que funcione según lo deseado.
  • No se realiza un análisis semántico.

3.4. Lenguajes compilados

  • Ejemplos: C, C++
  • Principal ventaja: Ejecución muy eficiente.
  • Principal desventaja: Es necesario compilar cada vez que el código fuente es modificado.

3.5. Lenguajes interpretados

  • Ejemplos: PHP, Javascript
  • Principal ventaja: El código fuente se interpreta directamente.
  • Principal desventaja: Ejecución menos eficiente.

3.6. JAVA (I)

  • Lenguajes compilado e interpretado.
  • El código fuente Java se compila y se obtiene un código binario intermedio denominado bytecode.
  • Puede considerarse código objeto pero destinado a la máquina virtual de Java en lugar de código objeto nativo.
  • Después este bytecode se interpreta para ejecutarlo.

3.7. JAVA (II)

  • Ventajas:
    • Estructurado y Orientado a Objetos
    • Relativamente fácil de aprender
    • Buena documentación y base de usuarios
  • Desventajas:
    • Menos eficiente que los lenguajes compilados (con JIT, solo inicialmente)

3.8. Tipos (I)

  • Según la forma en la que operan:
    • Declarativos: indicamos el resultado a obtener sin especificar los pasos.
    • Imperativos: indicamos los pasos a seguir para obtener un resultado.

3.9. Tipos (II)

  • Tipos de lenguajes declarativos:
    • Lógicos: Utilizan reglas. Ej: Prolog
    • Funcionales: Utilizan funciones. Ej: Lisp, Haskell
    • Algebraicos: Utilizan sentencias. Ej: SQL
  • Normalmente son lenguajes interpretados.

3.10. Tipos (III)

  • Tipos de lenguajes imperativos:
    • Estructurados: C
    • Orientados a objetos: Java
    • Multiparadigma: C++, Javascript
  • Los lenguajes orientados a objetos son también lenguajes estructurados.
  • Muchos de estos lenguajes son compilados.

3.11. Tipos (IV)

  • Tipos de lenguajes según nivel de abstracción:
    • Bajo nivel: ensamblador
    • Medio nivel: C
    • Alto nivel: C++, Java

3.12. Historia

Historia simplificada

Historia detallada

3.13. Criterios para la selección de un lenguaje

  • Campo de aplicación
  • Experiencia previa
  • Herramientas de desarrollo
  • Documentación disponible
  • Base de usuarios
  • Reusabilidad
  • Transportabilidad
  • Plataforma de ejecución
  • Imposición del cliente

4. Referencias