Un intérprete de logo para la Hewlett-Packard 3000.

Abstract

INTRODUCCIÓN. 1 Que es el Logo. El Logo es un lenguaje de programación de alto nivel orientado a educación. Fue diseñado y desarrollado por el Doctor Seymour Papert en el Massachusetts Institute of Technology. Es empleado en muchas escuelas primarias y secundarias de varios paÍses. Es tan sencillo que es aprendido fácilmente por los niños y lo suficientemente poderoso para escribir programas complejos. Este lenguaje no es exclusivo para niños. Puede emplearse para programar aplicaciones como: compiladores, comunicación con la computadora por medio de,lenguajes naturales, consultas a bases de datos, matemáticas simbólicas, etc. 1.1.1 Logo y educación. El uso de las computadoras se ha difundido mucho, desde Universidades e industrias avanzadas hasta el mismo hogar. Su precio se reduce tanto que a finales de esta década existirá prácticamente una en cada hogar y oficina. Por ello el nitro debe conocerla desde su más temprana edad. Muchas escuelas están adquiriendo computadoras para todos los niveles de educación. En la mayoría de los casos la computadora se utiliza para hacer preguntas al niño, comprobar sus respuestas, reforzar los puntos débiles y distribuir información. En este ambiente el nitro es "programado" por la computadora. Aun las juegos educativos que existen son muy rígidos. En un sistema Logo la situación se invierte: el niño, aun en edad muy temprana, programa a la computadora. Al enseñar a la máquina, los niños se embarcan en una exploración para descubrir como piensan ellos mismos. Eso los ayuda mucho para la resolución de problemas de la vida diaria. El niño adquiere la herramienta del algoritmo y el modelo de como trabajarla una computadora, para resolver problemas. El Logo se convierte en un instrumento muy valioso en diferentes campos de educación, como la- enseñanza de: aritmética, geometría, física, gramática, etc. Existen ,varias. implementaciones de :este lenguaje disponibles en el mercado. Pero no existe ninguna para la computadora HP-2000, por lo que se realiza el presente trabajo para su construcción en esa máquina 1.0.2 Raíces del Logo• Para el diseño y desarrollo del Logo el doctor Seymour Papert se basó principalmente en: a) Teorías del aprendizaje y conocimiento de Piaget. b) Teorías de inteligencia artificial. El primer punto corresponde a la Psicología, por lo que no se hablará sobre él. La inteligencia artificial es un campo de la ciencia de la computación, que trata de las técnicas_ para extender la capacidad de las computadoras para realizar funciones que son consideradas inteligentes si se efectúan por humanos. Por ejemplo: entender el lenguaje natural, aprender, El presente informe se suscribe a- la forma en que se implementa el Logo y no trata de explicar la influencia de los estudios de inteligencia artificial en su desarrollo. 0.1.3 Relación con el Lisp. Las computadoras pueden hacer cálculos matemáticos 'a velocidades asombrosas. Pero existen otras aplicaciones en las que se necesita trabajar con el significado expresado por palabras, oraciones y párrafos. La forma de representar las palabras y oraciones para entender sus relaciones y significado se denomina expresión-simbólica. Es por ello que un lenguaje que las maneje puede resolver problemas como diagnósticos de enfermedades, comunicación con lenguaje natural, búsqueda de información, etc. El Lisp es uno de los lenguajes más usados para el manejo de expresiones simbólicas. Por ello es muy empleado en los estudios de inteligencia artificial. - El Logo toma muchas ideas y experiencias- ganadas por el Lisp en el manejo de expresiones-simbólicas. 1.2 Computadoras virtuales. .1, • - Una computadora es un conjunto integrado de algoritmos y estructuras de datos, capaz de 'guardar y ejecutar programas. Puede ser implementada en dispositivos físicos como circuitos electrónicos, ello forma una computadora en "hardware", sinembargo se puede construir también por medio de programas ejecutados en otra computadora, es decir construirla en "software". Una computadora parcial o. totalmente implementada en "software" o microprogramación es lo que se llama una computadora virtual. La gran ventaja de un lenguaje de alto nivel es el poder expresar las soluciones a problemas en una forma natural a la aplicación del usuario. Pero este lenguaje no puede ser ejecutado directamente por la computadora ya sea virtual o física. Por eso la implementación de un lenguaje de alto nivel consiste en la construcción de un traductor que toma este lenguaje y lo convierte a un lenguaje comprendido por la computadora física o virtual. 1. 2. 1 Intérpretes. Si el traductor acepta programas en lenguaje de alto nivel y•: produce un programa equivalente en lenguaje de máquina directamente ejecutable por una computadora, física o virtual entonces se denomina compilador. • Otra forma de ejecutar programas escritos en un lenguaje de alto nivel es crear un intérprete. Este simula, por medio programas en otra computadora huésped, una computadora cuyo lenguaje de máquina es el lenguaje de alto nivel. Esto implica construir en el lenguaje de máquina de la computadora huésped los algoritmos y estructuras de datos necesarios para la ejecución del lenguaje de alto nivel. La implementación del lenguaje Lago se logra construyendo un intérprete. En este informe se explican las estructuras de datos y algoritmos necesarios para la ejecución de programas escritos en Logo. 1.2.2 Lenguajes y computadoras virtuales. Las estructuras datos y algoritmos usados en la ejecución de un programa escrito en un lenguaje de alto nivel, están definidos por la implementación del lenguaje y crean una computadora virtual. El lenguaje de máquina de esta computadora es el programa en forma ejecutable Producido por un compilador, o una estructura de datos alternativa, si es interpretado. La computadora virtual asociada con la implementación de un lenguaje es claramente distinta de la computadora virtual definida al momento de utilizar un programa escrito en ese lenguaje, ya que diferentes implementaciones del mismo lenguaje de alto nivel pueden definir diferentes máquinas virtuales. 11.2./ Jerarquía de computadoras. El usuario de una computadora no trabaja casi nunca con la computadora física, más bien usa una computadora virtual situada en un nivel más elevado que los elementos y detalles físicos de la computadora huésped. Los niveles de computadoras que utiliza una persona forman una jerarquía. Esta jerarquía comienza con la computadora física y no tiene ningún final definido, ya que siempre se puede construir y usar una computadora virtual en un nivel superior: (.. El usuario del Logo trabaja con la computadora virtual definida por este lenguaje. Pero para tener una idea más clara de este informe se describe aquí la posición que ocupa la computadora logo. a) Computadora física: en el nivel más inferior se encuentra la verdadera computadora física, construida con circuitos electrónicos, orientada al manejo de "stack", etc. Es una minicomputadora HP-1000. .z, - • - b) Sistema operativo: muy pocas personas programan al nivel de la computadora física._ Se necesitan ayudas para manejar archivos, distribución de recursos como memoria, dispositivos de entrada/salida. Estas nuevas facilidades on proporcionadas por el-sistema operativo, el cual también elimina las operaciones primitivas de entrada/salida para que el usuario no las emplee. El sistema operativo utilizado - es el MPE que- permite multiprogramación, trabajos en tiempo compartido y en tandas. , . e) Máquina virtual Pascal. El interprete de Logo es implementado usando .el lenguaje de propósito general llamado Pascal. Asi se utilizó la computadora virtual definida por el Pascal, los programas fueron escritos en lenguaje de máquina y estructuras de datos de la computadora Pascal. d) Máquina virtual del interpreté Logo. La implementación del intérprete Logo crea una computadora virtual que tiene todas las estructuras y algoritmos capaces de ejecutar programas escritos en Logo. Estas estructuras no son visibles para el programador de Logo. e) Máquina virtual logo. Es-la computadora con la que • trabaja el usuario del Logo. Posee todas las estructuras y algoritmos para ejecutar programas escritos para sus aplicaciones especificas. 11.2.4 Estructura y operación de una computadora. Cuando hablamos de una compUtadora debemos especificar el nivel en el que estamos trabajando. Pero hay ciertas características que son comunes a todos los niveles de la jerarquía de máquinas. Estos son: a) datos: la clase de datos que existen disponibles para el usuario como enteros, reales, letras, etc. rt5 ) Operaciones primitivas: las operaciones que puede realizar la computadora como sumar, leer un dato, etc. e) Secuencia de control: la forma en que se determina el orden de.ejecución de las operaciones primitivas. d) Control de datos: la forma en que la computadora controla que los operandos de las operaciones sean del tipo adecuado. e) Manejo de almacenamiento: como guarda los datos en memoria, reconoce las instrucciones y programas y puede localizarlos fácilmente. f) ambiente de operación. Así al hablar de una computadora se deberán indicar estos elementos para comprenderla y conocer su operación., No importa el nivel en que estamos trabajando. En el presente informe se hace referencia a estas características para la descripción de las computadoras virtuales creadas. 1.3 Descripción del informe. En el capitulo 2 se describe la maquina virtual del lenguaje Logo. Contiene los principales elementos del lenguaje empleados por los usuarios en la construcción de programas. El capitulo / explica la máquina virtual definida por la construcción del presente intérprete. Indica la forma en que las ordenes Logo son ejecutadas para producir los resultados esperados por el usuario. En el capitulo 4 -se explica el análisis de léxico y sintaxis que sufre una instrucción Logo para determinar si corresponde o no al lenguaje. El apéndice A contiene la sintaxis del lenguaje en notación BNF. El apéndice B presenta el listado de un programa escrito en Logo. El apéndice C muestra un listado de las instrucciones Logo que puede ejecutar el intérprete que se construyó. RR