Un lenguaje de bajo nivel, también conocido como lenguaje de programación de características de bajo nivel o de primera generación, es un lenguaje de programación más cercano al hardware y sus componentes. A diferencia de un lenguaje de alto nivel, como Java o Python, utilizado para el desarrollo de software, los códigos de bajo nivel ofrecen abstracciones mínimas a partir de las instrucciones de la máquina. Dicho esto, los lenguajes de programación de bajo nivel son increíblemente rápidos y eficientes en el uso de la memoria. Los programadores prefieren utilizar estos lenguajes para escribir códigos optimizados para diseñar sistemas.
Lenguaje de bajo nivel vs. lenguaje de alto nivel
Para que quede claro, se necesitan ambos tipos de lenguajes para desarrollar software que funcione bien. Una forma sencilla de diferenciar entre ambos es determinar el número de acciones provocadas por una instrucción en un idioma concreto. Por ejemplo, una frase en un lenguaje de bajo nivel suele referirse a una única instrucción para el ordenador.
Por el contrario, una frase escrita en un lenguaje de alto nivel puede provocar múltiples acciones e interacciones en el ordenador. Aunque es una simplificación excesiva, se puede clasificar el nivel de un lenguaje en función del número de instrucciones por sentencia de codificación: Cuantas más instrucciones sea capaz de dar el lenguaje, mayor será su nivel.
Además, los lenguajes de bajo nivel son más fáciles de entender para los ordenadores, pero más difíciles de leer para las personas. Por el contrario, los lenguajes de alto nivel son más fáciles de leer para las personas, pero más difíciles de entender para los ordenadores. Por eso los lenguajes de bajo nivel son mucho más rápidos y eficaces: el ordenador comprende mejor lo que le estás diciendo que haga.
Tipos de lenguaje de bajo nivel
Lenguaje de máquina
El lenguaje máquina se compone de bits binarios, o los «0» y «1» con los que estás más familiarizado. Es el lenguaje más cercano al hardware, en el que cada instrucción realiza una tarea particular y menor. En los primeros tiempos de la programación, los ingenieros utilizaban el lenguaje de máquina para construir la arquitectura de un software específico.
Su desventaja evidente es lo tedioso que resulta. Desarrollar un programa con lenguaje de máquina requiere un cuidado especial a la hora de seguir una secuencia: una combinación errónea de «0» o «1» podría provocar un fallo o error importante.
Lenguaje ensamblador
El lenguaje ensamblador utiliza mnemónicos, símbolos o códigos en lugar de secuencias binarias en bruto. Sigue interactuando directamente con el hardware, pero facilita a los programadores recordar instrucciones concretas. Estas representaciones simbólicas de las instrucciones se denominan «opcodes». Por ejemplo, ADD A, B, SUB, MUL, etc., podría representar una secuencia binaria, como 10001011. El lenguaje ensamblador se utiliza para desarrollar sistemas operativos y otros programas que requieren acceso directo al hardware.
Cabe señalar que cada ordenador puede tener su propio lenguaje ensamblador, por lo que los programadores siguen necesitando utilizar un programa especial llamado «ensamblador» para traducir estos códigos a lenguaje máquina.
Aunque el lenguaje ensamblador es mucho más fácil de entender para los humanos que el lenguaje máquina, sigue requiriendo amplios conocimientos de arquitectura informática y programación.
Ejemplos de lenguajes de bajo nivel
- Lenguaje ensamblador (x86). Se trata del lenguaje de bajo nivel más utilizado para arquitecturas basadas en Intel o compatibles con Intel. x86 permite acceder directamente a los componentes de hardware y manipularlos.
- Lenguaje de descripción de circuitos (HDL). El HDL se utiliza principalmente para diseñar procesadores, CPU y otros tipos de circuitos digitales. Este lenguaje ayuda a describir el comportamiento de los circuitos eléctricos.
- Lenguaje ensamblador MIPS. MIPS (microprocesador sin etapas de canalización entrelazadas) se utiliza esencialmente para escribir programas que deben ejecutarse en procesadores MIPS. Es un lenguaje popular en entornos académicos, a menudo utilizado por las universidades para introducir a los estudiantes en los lenguajes de programación en general. GitHub incluso publicó su Guía del programador de lenguaje ensamblador MIPS para estudiantes y entusiastas de la programación.
- Ensamblador ARM. Este lenguaje se ha hecho cada vez más popular en sistemas embebidos, dispositivos móviles, aplicaciones IoT y sistemas basados en Linux. Su arquitectura es un ordenador de conjunto de instrucciones reducido (RISC) que ayuda a los programadores a ejecutar más rápidamente varias instrucciones informáticas.
Ventajas de los lenguajes de bajo nivel
- Los lenguajes de bajo nivel suelen ser mucho más eficientes y utilizan menos recursos del sistema para ejecutar las instrucciones.
- Los programadores tienen más control sobre sus dispositivos, periféricos y recursos del sistema.
- Al carecer de abstracciones, los lenguajes de bajo nivel tienen menos capas entre el programador y el hardware, lo que reduce el riesgo de errores de comunicación o traducción.
- Estos lenguajes pueden utilizarse para implementar funciones de seguridad a un nivel muy bajo.
- Puedes manipular directamente los registros y el almacenamiento del ordenador.
Desventajas de los lenguajes de bajo nivel
- Dominar y escribir su sintaxis es mucho más complejo en comparación con los lenguajes de alto nivel.
- Los lenguajes de bajo nivel dependen de la máquina y no son portables.
- El riesgo de error humano es mucho mayor.
- Debido a su complejidad, los lenguajes de bajo nivel suelen estar relacionados con una escasa productividad de programación.
- Los códigos de bajo nivel suelen estar estrechamente vinculados a una arquitectura de hardware específica, lo que obliga a los programadores a conocer el lenguaje de bajo nivel de varias máquinas si trabajan en una empresa informática con varios ordenadores.
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