البرمجيات

برامج الحاسب أو السوفت وير مصطلح عام يُستخدم لوصف مجموعة من برامج الحاسب والإجراءات وأدلة التعليمات الفنية التي تؤدي مهمة ما في نظام تشغيل الحاسب.^[1]
يتضمن مصطلح السوفت وير ما يلي:

• برامج التطبيقات: مثل برامج معالجة الكلمات التي تؤدي بعض المهام المطلوبة لمستخدمي الحاسب.
• برنامج ثابت: برنامج صغير يتحكم في الأجهزة الإليكترونية، وهذا البرنامج يكون مخزنًا على شرائح ذاكرة مبرمجة إليكترونيًا ومثبتة على اللوحة الرئيسية (اللوحة الأم) أو أنواع أخرى من حاملات المكونات المادية المتكاملة للأجهزة.
• Middleware: عبارة عن برنامج وسيط يتحكم في النظم الموزعة ويعمل على التنسيق فيما بينها.
• برامج النظم: مثل نظم التشغيل التي تشترك مع مكونات الحاسب المادية في تقديم الخدمات اللازمة لبرامج التطبيقات.
• اختبار البرامج: عبارة عن مجال مستقل يهتم بالبرمجة وتطوير البرامج. وتوجد عدة طرق لاختبار المنتج والتأكد من جودته قبل طرحه للاستخدام من قبِل فرد أو مجموعة. جدير بالذكر أن العديد من الاختبارات الخاصة بكفاءة البرنامج ومستوى أدائه وشكله تُجرى من خلال مجموعة من برامج الاختبار الحديثة التي تشتمل على أدوات متنوعة، مثل برامج QTP وLoad runner وBlack box وما إلى ذلك، وذلك لتحرير قائمة المتطلبات في الكود المطور. إن شهادة ISTQB ضرورية للغاية بالنسبة للمهندسين الذين يرغبون في العمل في مجال اختبار البرامج. [2] مهندس اختبار برامج حاصل على درجة الماجستير في إدارة الأعمال.
• فحص البرمجيات : مصطلح شامل يتضمن جميع البرامج المساعدة والبرامج التطبيقية التي تعمل معًا لاختبار أية حزمة برمجية، ولكن ليس ذلك بالضرورة؛ حيث إنها يمكن أن تستخدم أيضًا في أغراض تشغيلية أخرى. وبالتالي، فإن عملية الاختبار ليست عملية توصيف أو ضبط، ولكنها مجرد بيئة عمل لبرامج التطبيقات أو مجموعات فرعية منها.

يشمل مصطلح السوفت وير مواقع الويب والبرامج وألعاب الفيديو وغيرها من البرامج والتطبيقات التي يتم تكويدها (أي كتابة الكود الخاص بها) باستخدام لغات البرمجة، مثل لغة C و++C ...إلخ.
هذا ويستخدم مصطلح "السوفت وير" في بعض الأحيان في سياق أوسع بحيث يعني أي شيء غير مكونات جهاز الحاسب، ولكنه يُستخدم مع مكونات جهاز الحاسب مثل الأفلام والأشرطة والسجلات.^[3]

لمحة عامة

غالبًا ما يشمل مصطلح "السوفت وير" كل شيء في جهاز الحاسب عدا عتاد الحاسوب؛ أي المكونات المادية للحاسب، ولكن البرامج عبارة عن مواد غير ملموسة داخل جهاز الحاسب. ويشمل "السوفت وير" أو "برامج الحاسب" مجموعة كبيرة للغاية من المنتجات والوسائل التقنية المطورة باستخدام تقنيات مختلفة، مثل لغات البرمجة أو لغات النصوص البرمجية أو حتى الميكروكود أو FPGA. ومن بين أنواع "السوفت وير" تأتي المواقع الإليكترونية المطورة من خلال بعض التقنيات الحديثة، مثل لغات HTML وبي إتش بي وبيرل وJavaServer وASP.NET وXML، بالإضافة إلى تطبيقات سطح المكتب، مثل برنامج "مايكروسوفت وورد" وبرنامج التطبيق المكتبي OpenOffice الذين تم إنشاؤهما باستخدام بعض التقنيات الحديثة، مثل لغة c و++c وJava و#c ...إلخ. وعادةً ما تعمل برامج الحاسب معتمدة على بعض نظم التشغيل، مثل نظام التشغيل "مايكروسوفت ويندوز" أو "لينوكس". هذا بالإضافة إلى احتواء برامج الحاسب على ألعاب الفيديو ونظم المنطق الخاصة بأجهزة العملاء الحديثة، مثل السيارات والتليفزيونات ومحمصة الخبز الكهربائية ...إلخ.

 العلاقة بين البرامج والمكونات المادية لجهاز الحاسب

سميت برامج الحاسوب بهذا الاسم لتمييزها عن مكونات جهاز الحاسوب"الهارد وير" التي تشمل الوصلات والأجهزة المادية اللازمة لتخزين وتشغيل البرامج. وعلى المستوى الأدنى، يشمل مصطلح السوفت وير لغات البرمجة الخاصة بجهاز الحاسب أو ما يُعرف باسم لفة الآلة (Machine Language) والتي تتعامل مع معالج (أو بروسيسور) واحد. وتتكون اللغة البرمجية الخاصة بجهاز الحاسب من مجموعات من القيم الثنائية التي تعبر عن تعليمات المعالج والتي تغير حالة الحاسب عن حالته السابقة.

• "السوفت وير" عبارة عن سلسلة مرتبة من التعليمات لتغيير حالة "الهارد وير" بتسلسل معين. وعادةً ما تكون هذه التعليمات مكتوبة بلغة برمجة عالية المستوى يمكن للإنسان التعامل معها بسهولة وكفاءة (وهي أقرب إلى لغة البشر الطبيعية) من اللغة البرمجية التي يفهمها جهاز الحاسب لغة الآلة (Machine Language).

ويتم تحويل جميع الجمل البرمجية المكتوبة بلغات برمجة عالية المستوى وتنفيذها جملة جملة باستخدام المفسر (Interpreter)أو تنفيذها دفعة واحدة باستخدام المترجم Compiler. والشفرة الناتجة من هذا التحويل يُطلق عليها لغة الآلة Machine Language أو شفرة الهذف Object Code. يمكن أيضًا كتابة البرامج باستخدام لغة الأسيمبلي( Assembly)- وهي - عبارة عن ترميز للغة البرمجية التي يفهمها الحاسب باستخدام الأحرف الهجائية الإنجليزية. هذا ويجب تحويل لغة Assembly إلى اللغة البرمجية التي يفهمها الحاسب باستخدام أداة Assembler .
أول من استخدم مصطلح "سوفت وير" بهذا المعنى "جون وايلدر توكي" في عام 1958.^[4] إن النظرية التي تعتبر الأساس لمعظم برامج الحاسب الحديثة قدمها لأول مرة "آلان تورينج" في مقاله الذي تم نشره عام 1935 Computable numbers with an application to the Entscheidungsproblem . "مايك هالي" 2005.

 أنواع برامج الكمبيوتر

بنية طبقية توضح مكان وجود نظم التشغيل في نظم البرامج المستخدمة عمومًا على سطح المكتب

تقسِّم نظم الكمبيوتر العملية نظم البرامج إلى ثلاث فئات رئيسية: برامج النظام وبرامج البرمجة وبرامج التطبيقات، على الرغم من أن هذا التصنيف قد يبدو اعتباطيًا وكثيرًا ما يكون غير واضح.

برامج النظم

تساعد برامج النظم في تشغيل مكونات جهاز الكمبيوتر "الهاردوير" ونظام التشغيل. تشمل برامج النظم:

• برنامج تشغيل الأجهزة
• نظم التشغيل
• وحدات الخدمة
• برامج مساعدة
• نظم الإطارات التي تساعد مستخدم الكمبيوتر على فتح عدة برامج في الوقت نفسه وكل برنامج في إطار أو نافذة خاصة به.

(ليس من الضروري التعرف على هذه البرامج بالتفصيل)
إن الهدف من برامج النظم عدم إثقال مبرمج التطبيقات بالتفاصيل الخاصة بجهاز الكمبيوتر بما في ذلك الأجهزة الملحقة، مثل وسائل الاتصال والطابعات وأجهزة العرض والقراءة ولوحات المفاتيح ...إلخ. هذا بالإضافة إلى التفاصيل الخاصة بتقسيم مصادر الكمبيوتر، مثل الذاكرة وزمن المعالجة بطريقة آمنة وثابتة.

 لغات البرمجة

  :لغة برمجة

توفر لغات البرمجة في الغالب أدوات لمساعدة المبرمج في كتابة برامج الكمبيوتر باستخدام لغات برمجة مختلفة، ولكن بطريقة سهلة. تشتمل الأدوات على:

• المترجم Compiler (يتم من خلالها تحويل جميع الجمل البرمجية وتنفيذها دفعة واحدة).
• المصحح (أداة اكتشاف الأخطاء)
• المفسر Interpreter (يتم من خلالها تحويل جميع الجمل البرمجية وتنفيذها جملة جملة).
• الرابط(حاسوب) Linker (أداة للربط بين نصوص الكود البرمجي التي يتم تحويلها باستخدام المترجم Compiler ودمجها للحصول على برنامج تنفيذي واحد)
• برنامج تحرير النصوص
• إن بيئة التطوير المتكاملة IDE عبارة عن تطبيق واحد يهدف إلى المساعدة في إدارة جميع هذه الوظائف.

 برامج التطبيقات

تسمح برامج التطبيقات للمستخدمين النهائيين بالقيام بمهمة واحدة أو أكثر (لا ترتبط بشكل مباشر بتطوير الكمبيوتر). وتتضمن التطبيقات النموذجية:

• الأتمتة الصناعية
• البرامج التجارية
• ألعاب الكمبيوتر
• وسائل الاتصال السلكية واللاسلكية (مثل، الإنترنت وكل ما يتعلق به)
• قواعد البيانات
• البرامج التعليمية
• البرامج الطبية

وهناك العديد من الموضوعات المتعلقة ببرامج التطبيقات.

 موضوعات متعلقة بالبرامج

[عدل] البنية

طالع أيضا :Software architecture

غالبًا ما يرى مستخدمو الكمبيوتر الأمور بصورة مختلفة عن المبرمجين. فالأشخاص الذين يستخدمون أجهزة الكمبيوتر الحديثة الخاصة بالأغراض العامة (في مقابل النظم المضمنة وأجهزة الكمبيوتر التناظرية وأجهزة الكمبيوتر كبيرة الحجم وفائقة السرعة ...إلخ) عادةً ما يصنفون برامج الكمبيوتر التي تؤدي مهام متنوعة في ثلاث طبقات وهي: برامج نظم التشغيل وبرامج التطبيقات وبرامج المستخدمين.

• برامج نظم التشغيل: تشمل برامج نظم التشغيل برامج التحكم الصغيرة المعروفة باسم (Firmware) وبرامج تشغيل الأجهزة ونظم التشغيل وواجهة المستخدم الرسومية(GUI) - بشكل عام - وجميع هذه البرامج تسمح للمستخدم بالتفاعل مع جهاز الكمبيوتر والأجهزة الملحقة (الأدوات المساعدة). غالبًا ما يأتي برنامج نظام التشغيل الأساسي مع جهاز الكمبيوتر. بيد أنه يمكنك تغيير نظام التشغيل الموجود على جهاز الكمبيوتر.
• برامج التطبيقات: إن برامج التطبيقات أو التطبيقات هي التي تتبادر إلى ذهن معظم الناس عند التفكير في كلمة "سوفت وير". وتتضمن الأمثلة النموذجية على ذلك مجموعة برامج "الأوفيس" وألعاب الفيديو. وغالبًا ما يتم شراء برامج التطبيقات بشكل منفصل عن مكونات جهاز الكمبيوتر. وفي بعض الأحيان يتم الحصول على برامج التطبيقات مع جهاز الكمبيوتر، ولكن هذا لا يغير حقيقة أنها تعمل كتطبيقات مستقلة. وغالبًا ما تكون التطبيقات في أغلب الأحيان عبارة عن برامج تعمل بشكل مستقل عن نظام التشغيل، على الرغم من أنها كثيرًا ما يتم تصميمها للعمل مع نظم تشغيل معينة. وكثير من مستخدمي الكمبيوتر يعتبرون أداة Compiler وقواعد البيانات وغيرها من "برامج النظام" بمثابة تطبيقات.
• البرامج المكتوبة من قِبل المستخدم: إن خاصية التطوير بواسطة المستخدمين يعمل على قيام المستخدم النهائي بتعديل بعض البرامج التي يستخدمها حتى تلبي احتياجاته الخاصة. وتشمل برامج المستخدم قوالب الجداول الإليكترونية ووحدات الماكرو الخاصة بمعالج الكلمات وبرامج المحاكاة العلمية والنصوص البرمجية للجرافيكس والرسوم المتحركة. حتى فلاتر رسائل البريد الإليكتروني تعتبر نوعًا من أنواع برامج المستخدم. وفي الحقيقة، يقوم المستخدمون بإنشاء البرنامج بأنفسهم، وغالبًا ما يغفلون عن مدى أهميته ؛؛ فقد لا يدري المستخدمون الفرق بين الحزم البرمجية الأصلية وما أضافه زملاء العمل اعتمادًا على مدى كفاءة دمج البرامج التي يصممها المستخدم مع حزم التطبيقات الافتراضية.

[عدل] دليل التعليمات الفنية

:Software documentation

تحتوي معظم برامج الكمبيوتر على دليل تعليمات فنية للبرنامج حتى يتمكن المستخدم النهائي من فهم البرنامج وما يفعله وكيفية استخدامه. وإذا لم يكن هناك دليل تعليمات فنية سهل وواضح، فقد يكون من الصعب استخدام البرنامج، وخاصةً إذا كان برنامج متخصص ومعقد نسبيًا، مثل برنامج "فوتوشوب" و"أتوكاد" ...إلخ.
وربما يكون دليل التعليمات الفنية للمطور موجودًا أيضًا إما مع الكود في شكل تعليقات و/أو في شكل ملفات منفصلة تشرح كيفية تشغيل البرنامج وكيفية إدخال بعض التعديلات عليه.

مجموعة الملفات (مكتبة الملفات)

  :مكتبة برمجية

إن الملفات القابلة للتنفيذ لا تكون عادةً كاملة بالشكل الكافي الذي يجعل من الممكن تنفيذها بشكل مباشر. تتضمن مجموعة ملفات البرنامج (Software Libraries) مجموعات من الوظائف والاستخدامات يمكن تضمينها في تطبيقات أخرى. وتحتوي نظم التشغيل على العديد من ملفات البرامج القياسية، وغالبًا ما يتم توزيع التطبيقات مع الملفات الخاصة بها.

[عدل] استخدام معايير قياسية للبرامج

 :Software standard

بما أنه يمكن تصميم برامج الكمبيوتر باستخدام العديد من لغات البرمجة المختلفة وفي العديد من نظم التشغيل المختلفة وبيئات التشغيل، فإننا بحاجة لوضع معايير قياسية لبرامج الكمبيوتر حتى يمكن للبرامج المختلفة أن تعمل مع بعضها البعض وتتبادل المعلومات فيما بينها. على سبيل المثال، إذا تم إرسال رسالة بريد إلكتروني من برنامج "مايكروسوفت أوت لوك"، فينبغي أن تكون قابلة للقراءة إذا تم فتحها في برنامج"ياهو ميل" والعكس صحيح.

 تنفيذ برامج الكمبيوتر

  :Execution (computing)

ينبغي "تحميل" برامج الكمبيوتر في الجزء المخصص للتخزين في الكمبيوتر (مثل، القرص الصلب أو الذاكرة أو ذاكرة الوصول العشوائي) المعروفة باسم RAM. وبمجرد الانتهاء من تحميل البرنامج، فإن الكمبيوتر يصبح قادرًا على تشغيل البرنامج. ويتضمن ذلك تمرير التعليمات من برنامج التطبيق وعبر برنامج النظام إلى الهارد وير (مكونات جهاز الكمبيوتر) الذي يتلقى التعليمات في النهاية في شكل لغة برمجة يفهمها جهاز الكمبيوتر نفسه. هذا ويقوم كل سطر برمجي بجعل جهاز الكمبيوتر يتولى تنفيذ عملية معينة، مثل نقل البيانات أو إجراء عمليات حسابية أو تغيير التحكم في تدفق التعليمات.
عادةً ما يكون نقل البيانات من مكان إلى آخر في الذاكرة. وفي بعض الأحيان يتضمن الأمر نقل البيانات بين الذاكرة الرئيسية (Memory) ومناطق التخزين في وحدة المعالجة المركزية (Register)؛ مما يتيح الوصول السريع إلى البيانات في وحدة المعالجة المركزية. إن نقل البيانات، وخاصةً إذا كانت بكميات كبيرة، قد يكون مكلفًا. ومن ثم، فإنه يمكن تجنب هذا الأمر في بعض الأحيان عن طريق استخدام "مؤشرات" لبيانات. وتشمل العمليات الحسابية إجراء بعض العمليات البسيطة، مثل زيادة قيمة العنصر الخاص ببيانات المتغير. وربما تطلبت العمليات الحسابية الأكثر تعقيدًا استخدام العديد من العمليات وعناصر البيانات معًا.

 مستوى جودة البرامج وفاعليتها

مقالات تفصيلية :جودة البرمجيات و فحص البرمجيات و Software reliability

إن نوعية برامج الكمبيوتر مهمة جدًا، وخاصةً البرامج التجارية والبرامج التي تعمل مع نظام التشغيل، مثل مايكروسوفت أوفيس وكذلك برامج نظام التشغيل نفسه مثل مايكروسوفت ويندوز ولينكس ...إلخ. وإذا كان هناك عيب في البرنامج، فإنه يمكن أن يحذف ملفات العمل ويعطل جهاز الكمبيوتر ويتسبب في حدوث أشياء أخرى غير متوقعة. يُطلق على الأخطاء والمشكلات اسم أخطاء برمجية(Bugs). جدير بالذكر أنه يتم اكتشاف العديد من الأخطاء والتخلص منها في أثناء اختبار البرامج. ومع ذلك، فإنه نادرًا ما تستطيع عملية اختبار البرامج التخلص من كل الأخطاء، ويقول بعض المبرمجين إن "كل برنامج يحتوي على خطأ واحد على الأقل" (قانون "لوبارسكي").إن جميع شركات برامج الكمبيوتر الكبيرة، مثل "مايكروسوفت" و"نوفيل" وصن مايكروسيستمز لديها أقسام لاختبار البرامج الخاصة بها هدفها الأساسي اختبار مستوى جودة البرامج وضمان فاعليتها. يمكن اختبار برامج الكمبيوتر من خلال اختبار الوحدات واختبار مشكلات البرنامج بالإضافة إلى طرق أخرى يتم إجراؤها يدويًا أو أوتوماتيكيًا وهذا هو الأكثر شيوعًا؛ حيث إن كم الكود الذي يتم اختباره قد يكون كبيرًا