Capítulo 3

El software inicial (1950-1960)

Si el hardware constituía la estructura física de los primeros ordenadores, el software representaba la inteligencia que los animaba, permitiendo transformar los circuitos electrónicos en herramientas de cálculo y procesamiento de información. En los primeros años de la informática, el desarrollo de software era una actividad pionera, a menudo estrechamente ligada al conocimiento detallado de la arquitectura del hardware. En este capítulo, exploraremos las primeras formas de software, desde lenguajes de máquina y ensambladores hasta los primeros lenguajes de programación de alto nivel y conceptos rudimentarios de sistemas operativos.

3.1 Lenguaje de máquina:
Hablando directamente con el hardware

La forma más básica de software es lenguaje de máquina . Este es el idioma nativo entendido directamente por la unidad central de procesamiento (CPU) de una computadora. Cada tipo de CPU tiene su propio lenguaje de máquina específico, que consta de una secuencia de instrucciones binarias (secuencias de 0 y 1). Cada instrucción en lenguaje de máquina corresponde a una operación elemental que la CPU puede realizar, como por ejemplo:

Operaciones aritméticas: Sumar, restar, multiplicar, dividir números.
Operaciones lógicas: Realizar operaciones lógicas booleanas (Y, O, NO) sobre bits.
Transferencia de datos: Mover datos entre la memoria y los registros de la CPU.
Control de flujo: Cambiar el orden en que se ejecutan las instrucciones (saltos condicionales e incondicionales).

Programar directamente en lenguaje de máquina era una tarea extremadamente ardua y compleja por varias razones:

Dificultades en lectura y escritura: Las secuencias binarias son difíciles de interpretar y recordar para los humanos. Un programa simple puede requerir secuencias largas e intrincadas de 0 y 1.
Dependencia de la arquitectura del hardware: El lenguaje de máquina es específico de una arquitectura de CPU particular. Un programa escrito para un tipo de computadora no podría ejecutarse en otro con una arquitectura diferente.
Alto riesgo de errores: La manipulación directa de secuencias binarias hizo que fuera extremadamente fácil cometer errores tipográficos o lógicos.
Dificultad de depuración: Encontrar y corregir errores en un programa escrito en lenguaje de máquina fue un proceso largo y frustrante.

A pesar de estas dificultades, los primeros programadores necesariamente tuvieron que trabajar a este nivel para hacer que las primeras computadoras funcionaran. La programación en lenguaje de máquina requería un conocimiento profundo de la arquitectura del hardware de la computadora y una gran atención al detalle.

3.2 Lenguaje ensamblador:
Un paso hacia la abstracción

Para simplificar la tarea de programación, se desarrolló el lenguaje ensamblador .

Este lenguaje es una representación simbólica del lenguaje de máquina. En lugar de utilizar secuencias binarias, el lenguaje ensamblador utiliza mnemónicos (abreviaturas cortas) para representar instrucciones en lenguaje de máquina y nombres simbólicos para representar direcciones de memoria.

Por ejemplo, una instrucción en lenguaje de máquina para sumar dos números podría representarse en lenguaje ensamblador con un mnemotécnico como ADD seguido de los nombres de los registros o direcciones de memoria que contienen los números que se van a sumar.

Para ejecutar un programa escrito en lenguaje ensamblador en una computadora, se necesitaba un programa especial llamado ensamblador . El ensamblador traduce cada instrucción en lenguaje ensamblador a la instrucción correspondiente en lenguaje máquina.

El uso del lenguaje ensamblador ofreció varias ventajas sobre la programación directa en lenguaje de máquina:

Mayor legibilidad y capacidad de escritura: Los mnemónicos eran más fáciles de recordar e interpretar que las secuencias binarias.
Uso de nombres simbólicos: Permitió a los programadores hacer referencia a direcciones de memoria y otras entidades utilizando nombres simbólicos en lugar de direcciones numéricas, simplificando la gestión de la memoria y reduciendo el riesgo de errores.
Mayor productividad: La programación ensambladora era más rápida y menos propensa a errores que la programación en lenguaje de máquina.

Sin embargo, el lenguaje ensamblador seguía siendo un lenguaje de bajo nivel, estrechamente vinculado a la arquitectura del hardware de la computadora.

Los programadores aún tenían que tener una buena comprensión del funcionamiento interno de la CPU y la memoria. Además, un programa escrito en ensamblador para una arquitectura particular no podría trasladarse fácilmente a otra.

3.3 Los primeros lenguajes de programación de alto nivel:
Hacia la independencia del hardware

La creciente complejidad de los problemas que las computadoras querían resolver y la dificultad de programar en lenguajes de bajo nivel llevaron al desarrollo de lenguajes de programación de alto nivel . Estos lenguajes fueron diseñados para estar más cerca del lenguaje humano y más independientes de la arquitectura de hardware específica de la computadora. Un único comando en un lenguaje de alto nivel podría corresponder a varias instrucciones en lenguaje de máquina.

Para ejecutar un programa escrito en un lenguaje de alto nivel, se necesitaba un programa especial llamado compilador o intérprete . Un compilador traduce todo el programa en lenguaje de alto nivel al lenguaje de máquina (o un lenguaje intermedio) antes de la ejecución. Un intérprete, por otro lado, traduce y ejecuta el programa línea por línea.

En la década de 1950, surgieron algunos de los primeros y más influyentes lenguajes de programación de alto nivel:

FORTRAN (TRADUCCIÓN DE FÓRMULA): Desarrollado por un equipo dirigido por John Backus en IBM a partir de 1954, FORTRAN fue diseñado específicamente para aplicaciones científicas y de ingeniería que requerían cálculos numéricos intensivos. FORTRAN ofrecía una sintaxis más similar a la notación matemática y proporcionaba construcciones específicas para manipular arreglos y matrices.
Su éxito fue inmediato en la comunidad científica y de ingeniería, y FORTRAN continúa utilizándose hoy en algunas áreas de investigación y desarrollo. Su introducción representó un paso fundamental hacia la simplificación de la programación científica.
COBOL (lenguaje común orientado a los negocios): Desarrollado a partir de 1959 por un comité dirigido por Grace Hopper, COBOL fue diseñado para aplicaciones comerciales y de procesamiento de datos. El objetivo era crear un lenguaje que fuera fácil de entender y utilizar para personas que no eran expertos en TI, como gerentes y analistas de negocios. COBOL enfatizó la legibilidad y proporcionó construcciones específicas para administrar grandes cantidades de datos, crear informes e interactuar con archivos. COBOL se convirtió rápidamente en el lenguaje dominante para las aplicaciones empresariales y ha mantenido una importancia considerable durante décadas. Muchos sistemas heredados empresariales críticos todavía están escritos en COBOL hoy en día.
LISP (Procesamiento LISt): Desarrollado por John McCarthy en el MIT en 1958, LISP fue diseñado para la investigación de inteligencia artificial y para la manipulación de símbolos y listas. Su sintaxis, basada en el uso extensivo de paréntesis, era radicalmente diferente a la de FORTRAN y COBOL. LISP introdujo conceptos innovadores como la recursividad y el tratamiento de funciones como datos. Aunque no ha alcanzado la popularidad de FORTRAN y COBOL en otros campos, LISP ha tenido una influencia significativa en la investigación de inteligencia artificial y el desarrollo de otros lenguajes de programación.

El desarrollo de estos primeros lenguajes de alto nivel representó una enorme simplificación para los programadores, permitiéndoles centrarse en la lógica del problema a resolver en lugar de en los detalles de la arquitectura del hardware.

Esto condujo a una mayor productividad y la capacidad de abordar problemas más complejos con las computadoras.

3.4 Conceptos iniciales del sistema operativo (procesamiento por lotes)

En los primeros años de la informática, no existían sistemas operativos complejos como los que estamos acostumbrados hoy. La interacción con la computadora era a menudo directa y el programador tenía que gestionar manualmente todos los recursos de la máquina. Sin embargo, a medida que las computadoras aumentaron en potencia y complejidad, surgió la necesidad de software que pudiera administrar los recursos de hardware y simplificar la ejecución del programa.

Una de las primeras formas de gestión de trabajos en computadoras fue procesamiento por lotes . En este enfoque, se recopiló en un "lote" un conjunto de trabajos (es decir, programas que se ejecutarán con sus datos de entrada). El operador de la computadora cargó el lote de trabajos en la computadora, que los ejecutó uno tras otro en secuencia, sin intervención directa del programador durante la ejecución. Los resultados de cada trabajo se produjeron luego como salida (por ejemplo, en cinta magnética o impresora).

El procesamiento por lotes tenía algunas ventajas:

Mayor eficiencia: Permitió un uso más continuo del ordenador, reduciendo el tiempo de inactividad entre la ejecución de un trabajo y otro.
Simplificación de la gestión: El operador sólo debía cargar el lote inicial y luego recoger los resultados, sin tener que interactuar continuamente con el ordenador.

Sin embargo, el procesamiento por lotes también tenía limitaciones:

Falta de interactividad: El programador no pudo interactuar con el programa durante la ejecución. Si se producía un error, debía esperar hasta que finalizara el trabajo para analizar el resultado.
Tiempos de espera largos: Si un trabajo era largo, otros trabajos del lote tenían que esperar hasta que se completara.

A pesar de estas limitaciones, el procesamiento por lotes representó un primer paso hacia el desarrollo de sistemas operativos modernos, introduciendo el concepto de gestión automática de la ejecución de programas.

3.5 Desafíos e innovaciones en el desarrollo temprano de software

El desarrollo de software en los primeros años de la informática era una actividad extremadamente desafiante. Los programadores enfrentaron numerosos desafíos:

Hardware caro y limitado: Los recursos de hardware de las primeras computadoras eran escasos y costosos. Los programadores tuvieron que optimizar cuidadosamente su código para aprovechar al máximo la memoria y la potencia informática disponibles.
Herramientas de desarrollo rudimentarias: No existían entornos de desarrollo integrados, depuradores sofisticados ni bibliotecas de software a los que estamos acostumbrados hoy. La programación era a menudo un proceso manual y meticuloso.
Falta de estandarización: No existían estándares ampliamente aceptados para lenguajes de programación e interfaces de hardware, lo que dificultaba la portabilidad del software.
Comunidad de desarrolladores limitada: La comunidad de programación era pequeña y los conocimientos y técnicas de programación evolucionaban constantemente.

A pesar de estas dificultades, los pioneros del software demostraron una gran creatividad e ingenio al desarrollar los primeros programas y sentar las bases para la disciplina de la ingeniería de software. La introducción de lenguajes de alto nivel, aunque inicialmente fue recibida con escepticismo por algunos que preferían el control ofrecido por los lenguajes de bajo nivel, resultó ser un paso crítico para hacer la programación más accesible y productiva.

El software inicial de la década de 1950 se caracterizó por la transición de la programación directamente en lenguaje de máquina al uso de lenguajes ensambladores y, sobre todo, a los primeros lenguajes de programación de alto nivel como FORTRAN, COBOL y LISP. Estos lenguajes representaron una abstracción importante del hardware, simplificando la tarea de programación y allanando el camino para nuevas aplicaciones para computadoras. Paralelamente, surgieron los primeros conceptos de sistemas operativos, como el procesamiento por lotes, cuyo objetivo era mejorar la eficiencia en el uso de valiosos recursos de hardware. Los desafíos en el desarrollo de software fueron considerables, pero el ingenio y la determinación de los primeros programadores sentaron las bases para la posterior explosión del mundo del software.