Elementos del desarrollo 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, …)

• 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, …

• 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:
  • ¿una reloj digital es un ordenador?
  • ¿una calculadora es un ordenador?
  • ¿un vaper es un ordenador?

• Conclusión
  • Muchísimos dispositivos contienen ordenadores
  • No todos esos ordenadores se exponen al usuario final
    • El usuario final no puede modificar los programas

• 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

• 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
        
 ...  

• Simulador de CPU: https://cpuvisualsimulator.github.io/
• Compilador online: https://godbolt.org/

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

• 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

( 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

• 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)

• 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.

• 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.

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

• 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.

• 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.

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

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

• 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)

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

• 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.
  • Nocode
  • Excel
• 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

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

• 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.

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

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

• 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.

• 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)

• 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.

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

• 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.

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

Historia simplificada

Historia detallada

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