Es posible escribir programas de computadora si se desconoce la arquitectura subyacente (es decir, la organización de hardware) del sistema de computadora que será controlado por el programa. En realidad, la práctica moderna de programación da mayor importancia a la conveniencia de que los programas sean independientes de la máquina. Para la mayor parte de los propósitos, el programador debe considerar un programa como una descripción paso a paso de un proceso, sin tener en cuenta la computadora que se vaya a emplear. Cualquier lenguaje preciso adecuado puede utilizarse para describir el proceso y una computadora puede verse como un dispositivo capaz de comprender esa descripción al seguir los pasos en el orden especificado, de la misma forma que lo haría un lector humano. La única restricción impuesta por la computadora y que debe tener en cuenta el programador es la representación: programa y datos tienen que representarse en una forma que sea aceptable para el sistema de computadora que vaya a emplearse. En el otro extremo, es posible diseñar arquitectura de computadoras con poca atención a los lenguajes de programación, siempre y cuando la arquitectura sea capaz de representar datos comunes y efectuar operaciones fundamentales (co- municación, manejo de datos, como la sustracción y tomas de decisiones por comparación como '¿es X mayor que Y?'); se sabe que la computadora puede programarse para efectuar cualquier cálculo. Sin embargo, lo que es importante en su diseño arquitectónico es la facilidad y velocidad con que puedan procesarse programas comunes; lo que resulta importante en los programas para algunos problemas largos y difíciles es la forma en que utilicen mejor la estructura de la computadora. En este libro se estudia la representación de programas y datos en computadoras y la organización de éstas. La meta es comprender la forma en que deberían escribirse los programas para su procesamiento eficiente y la forma en que es posible organizar las computadoras para ayudar a lograr este objetivo. Se da más im- portancia a las arquitecturas de computadora y estilos de programación actuales, de manera que se examinan varios ejemplos populares de computadora. En este estudio se hace hincapié en el punto de vista de que el programa es un proceso que debe ejecutarse en una computadora. Los datos asociados con el programa y el punto exacto de ejecución de éste es el estado del proceso. Conforme la computadora "lee" el programa, siguiendo las instrucciones que se especifican en cada paso y a medida que la computadora pasa de un paso a otro, cambian los valores de los datos, y de esta forma se modifica el estado del proceso. La organización de la computadora sólo afecta la forma en que el proceso se representa internamente; el programador promedio es libre de pensar que el proceso que está representado en Pascal o en cualquier otro lenguaje, pero internamente está representado en la forma que comprende la arquitectura denominada lenguaje de máquina. Para comprender la interrelación entre arquitectura y programa es necesario estudiar lenguajes a nivel de máquinas los cuales incluyen lenguajes de máquina pro- piamente dichos y representaciones simples de éstos conocidos como lenguaje ensam-blador, que son más comprensibles para los seres humanos. A menudo resulta benéfico dar un vistazo al desarrollo histórico de un campo para comprender por qué las cosas son como son, aun en un campo como la ciencia de computación en la que la mayor parte de los desarrollos han ocurrido desde 1945. La computadora digital se desarrolló como respuesta a la necesidad de formas más veloces y eficientes para manejar cálculos numéricos largos. Estos cálculos surgieron en situaciones prácticas como en la solución de problemas de ingeniería tales como el diseño de un puente o un aeroplano y la elección de estrategias de calefacción y enfriamiento para minimizar .el consumo de combustible, así como durante las investigaciones teóricas como el intento de localizar números primos. (La localización de números primos no es una tarea de gran valor económico, pero los problemas relacionados son de interés intelectual para los matemáticos; el tiempo sobrante en las primeras computadoras se empleó para tales cálculos.) Tareas como éstas podrían haberse hecho sin ayuda de la tecnología de las computadoras, pero en muchos de los casos su valor habría resultado nulo debido al costo en tiempo y esfuerzo humanos, sin mencionar la alta probabilidad de error en los cálculos efectuados por humanos. Sin embargo, algunos cálculos bastante largos se habían realizado antes del desarrollo de la computadora digital automática y éstos se manejaron como sigue: se dividieron en muchas secciones (cada una relativamente independiente de las otras) que después se calcularon por separado. Cada sección se desglosó en un conjunto de instrucciones y los datos en que debían aplicarse. Después las dife- rentes secciones se entregaron a un cierto número de asistentes que realizaron los cálculos indicados empleando dispositivos manuales de cálculo.