آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که برنامه‌های کامپیوتری چگونه کار می‌کنند و چه نقشی در دنیای مدرن ما دارند؟ از پردازش داده‌های ساده تا اجرای بازی‌های پیچیده و ساخت وب‌سایت‌های تعاملی، برنامه‌های کامپیوتری بخش اساسی از زندگی روزمره ما شده‌اند. در این مقاله از هامیا ژورنال، به بررسی مفهوم برنامه کامپیوتری، تفاوت آن با نرم‌افزار و اپلیکیشن، و کاربردهای گسترده آن می‌پردازیم. اگر به دنیای برنامه‌نویسی و توسعه نرم‌افزار علاقه‌مند هستید یا می‌خواهید بدانید چگونه برنامه‌ها به بهبود کارهای روزمره ما کمک می‌کنند، با ما همراه باشید تا تمام این موارد را به زبانی ساده و قابل فهم کشف کنیم.
فهرست مطالب
در علم کامپیوتر، برنامه مجموعه‌ای مشخص از عملیات‌های مرتب‌شده‌ای است که برای اجرا به کامپیوتر ابلاغ می‌شود. در ساختار کامپیوتر مدرن که توسط جان فون نویمان در سال ۱۹۴۵ ترسیم شد، برنامه حاوی دنباله‌ای از دستورات است که کامپیوتر به صورت یک به یک اجرا می‌کند. معمولاً، برنامه در ناحیه‌ای از حافظه که برای کامپیوتر قابل دسترسی است (حافظه رم و حافظه ذخیره‌سازی)، قرار می‌گیرد. کامپیوتر یک دستور را دریافت کرده، آن را اجرا می‌کند و سپس دستور بعدی را دریافت می‌نماید. ناحیه ذخیره یا حافظه همچنین می‌تواند داده‌هایی را که دستور بر روی آن‌ها عمل می‌کند، در خود جای دهد. لازم به ذکر است که برنامه نیز نوع خاصی از داده است که نحوه عمل بر روی داده‌های کاربردی یا کاربری را مشخص می‌کند.
برنامه کامپیوتری چیست و چرا اهمیت دارد؟
توسعه نرم‌افزار یکی از سریع‌ترین فناوری‌های در حال رشد است، چرا که می‌تواند کارهای روزمره ما را تسهیل کند. این فناوری پایه و اساس تکنولوژی مدرن است. ما مجموعه‌ای از برنامه‌ها را برای تشکیل نرم‌افزار می‌نویسیم که نیاز اساسی برای ساخت نرم‌افزار است.
برنامه کامپیوتری چیزی جز مجموعه‌ای از دستورات (کوچک‌ترین واحد اجرا) نیست که برای اجرای وظایف خاص به منظور دستیابی به نتایج مشخص به کار می‌رود. یادگیری مفاهیم پایه ریاضی برای برنامه‌نویسان جهت نگارش برنامه‌ها ضروری است. برای انواع مختلف وظایف، باید برنامه‌های متفاوتی بنویسیم. مجموعه دستورات مورد استفاده برای انجام یک کار مشخص به منظور دستیابی به نتیجه‌ای خاص، برنامه کامپیوتری نامیده می‌شود. برنامه کامپیوتری توسط برنامه‌نویسان یا توسعه‌دهندگان نرم‌افزار تولید می‌شود. سپس کد پردازش و اجرا شده تا خروجی برنامه را ارائه دهد.
حافظه کامپیوتر مکانی است که برنامه‌ها برای انجام وظایف مختلف به صورت متوالی در آن نگهداری می‌شوند. ایده ذخیره برنامه‌ها به صورت داخلی در اواخر دهه 1940 توسط جان فون نویمان ریاضیدان مجارستانی مطرح شد. اولین کامپیوتر دیجیتال طراحی شده با ظرفیت برنامه‌نویسی داخلی، “بِیبی” نام داشت که در سال 1948 در منچستر ساخته شد.
برنامه ابتدا با درک وظیفه و سپس ایجاد شبه‌کد آن، یعنی یک ایده اولیه، آماده می‌شود و پس از نهایی‌سازی تمام شرایط برای کار خاص، یک برنامه کامپیوتری با استفاده از یکی از زبان‌های برنامه‌نویسی تولید می‌شود.
اصطلاح شناسی برنامه نویسی کامپیوتر
در زیر اصطلاحات مرتبط با برنامه نویسی کامپیوتری آورده شده‌است:
- کد منبع: کدی است که به زبان سطح بالا نوشته شده و برای انسان‌ها قابل فهم است.
- کد ماشین: کدی دودویی است که برای کامپیوتر‌ها یا ماشین‌ها قابل فهم است.
- کامپایلر: برای ترجمه کل کد منبع به کد ماشین استفاده می‌شود.
- مفسر: برای اجرای خط به خط کد منبع با تبدیل آن به کد ماشین استفاده می‌شود.
- الگوریتم: مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها برای حل یک مسئله است.
حالت‌های برنامه‌های کامپیوتری
برنامه‌های کامپیوتری را می‌توان از حیث محرک و نحوه اجرای پیوسته آن‌ها، به دو دسته تعاملی و دسته‌ای تقسیم‌بندی کرد.
- برنامه‌های تعاملی: این برنامه‌ها داده‌ها را از یک کاربر تعاملی یا احتمالاً از برنامه دیگری که کاربر تعاملی را شبیه‌سازی می‌کند، دریافت می‌کنند. یک مفسر فرمان یا یک مرورگر وب نمونه‌هایی از یک برنامه تعاملی هستند.
- برنامه‌های دسته‌ای: این برنامه‌ها اجرا می‌شوند، کار خود را انجام می‌دهند و سپس متوقف می‌شوند. یک برنامه دسته‌ای می‌تواند مستقیماً توسط کاربر آغاز شود یا توسط یک برنامه تعاملی برای اجرا فراخوانده شود. برنامه‌ای که حقوق و دستمزد یک شرکت را محاسبه و چاپ می‌کند، مثالی از یک برنامه دسته‌ای است. کارهای چاپ نیز برنامه‌های دسته‌ای هستند.
حالت تعاملی (interactive mode)
در این حالت، یک برنامه‌نویس کامپیوتر یک دستور صادر می‌کند و در لحظه خروجی دریافت می‌کند. این برای نوشتن و آزمایش تنها یک دستور در لحظه مفید است. خروجی کد در حالت تعاملی، تحت تأثیر آخرین دستوری است که می‌دهیم. حالت تعاملی برای نوشتن خطوط کد بسیار کوتاه بسیار مناسب است.
این روش توسعه برای حل مشکلات بزرگ توصیه نمی‌شود زیرا دستورالعمل‌های مربوط به حل مسئله بزرگ قابل ذخیره نیستند و نمی‌توانیم این دستورالعمل‌ها را بازیابی کنیم. از این رو برای نوشتن برنامه برای مشکلات بزرگ باید به حالت دسته‌ای برویم. عیب حالت تعاملی این است که برای برنامه‌های بزرگ مناسب نیست. حالت تعاملی عبارات را ذخیره نمی‌کند. هنگامی که یک برنامه ایجاد می‌کنیم، فقط برای همان زمان است و نمی‌توانیم در آینده از آن استفاده کنیم. برای استفاده از آن در آینده، باید تمام عبارات را دوباره تایپ کنیم.
حالت دسته‌ای (Batch Mode)
در این حالت از توسعه برنامه، برنامه‌نویسان گروه‌ها یا دسته‌هایی از دستورالعمل‌ها را در یک واحد توسعه می‌دهند و باید با نام‌های فایل همراه با پسوندهای برنامه‌نویسی مربوطه ذخیره شوند. پردازش دسته‌ای (Batch processing) فرایندی است که در بسیاری از صنایع برای افزایش کارایی استفاده می‌شود. پردازش دسته‌ای اجرای یک برنامه بزرگ یا سری برنامه‌ها بر روی حجم زیادی از داده بدون هیچ گونه مداخله دستی است. برنامه‌نویسی حالت دسته‌ای معمولاً در کاربردهای تجاری و علمی استفاده می‌شود که در آن تعداد زیادی دستورالعمل باید به ترتیب خاصی پردازش شوند.
هنگامی که دستورالعمل‌ها را با نام فایلی ذخیره کردیم، می‌توانیم هر زمان در پروژه خود آن نام فایل را باز کرده و به آن دسترسی پیدا کنیم.
ساخت یک برنامه کامپیوتری
هنگامی که یک برنامه ایجاد می‌کنید، آن را با استفاده از نوعی زبان کامپیوتری می‌نویسید. گزاره‌ی زبانی شما، برنامه منبع (source program) نامیده می‌شوند. سپس برنامه منبع را با یک برنامه ویژه به نام کامپایلرِ زبان (language compiler)، کامپایل می‌کنید و نتیجه آن برنامه شیء (object program) نامیده می‌شود، که نباید با برنامه‌نویسی شیء گرا (object-oriented programming) اشتباه گرفته شود. چندین مترادف برای برنامه شیء وجود دارد، از جمله ماژول شیء (object module) و برنامه کامپایل شده (compiled program). برنامه شیء، حاوی رشته‌ای از صفرها و یک‌ها به نام زبان ماشین (machine language) است که پردازنده منطقی با آن کار می‌کند.
زبانِ ماشینِ کامپیوتر، توسط کامپایلر زبان با درک معماری منطقی کامپیوتر، از جمله مجموعه دستورات ممکن کامپیوتر و طول یا تعداد بیت‌های یک دستور، ساخته می‌شود.
انواع مختلف اتوماسیون به معنای انواع مختلف برنامه‌ها است که توسط افراد عادی نوشته و اجرا می‌شود.
کاربردهای برنامه کامپیوتری
- ارتباطات: نرم‌افزار با استفاده از مجموعه‌ای از برنامه‌ها برای تسهیل ارتباطات ایجاد می‌شود. این نرم‌افزار ممکن است شامل Gmail، WhatsApp و غیره باشد.
- سرگرمی: برنامه‌ها برای سرگرمی تعاملی و تجربیات بازی طراحی شده‌اند. این‌ها همچنین ممکن است شامل نرم‌افزارهای مرتبط با پخش‌کننده‌های رسانه‌ای باشند.
- فناوری وب: برنامه‌های کامپیوتری نقش مهمی در ساخت وب‌سایت‌ها دارند، زیرا برنامه‌های مختلف تشکیل شده و سپس برای ایجاد یک وب‌سایت به هم مرتبط می‌شوند.
- آموزش: از برنامه‌های کامپیوتری در زمینه آموزش استفاده می‌شود، زیرا به ایجاد نرم‌افزار برای برگزاری کلاس‌های آنلاین و آزمون‌های آنلاین کمک می‌کند.
تفاوت بین برنامه، نرم‌افزار و اپلیکیشن
این سه اصطلاح اغلب به جای یکدیگر استفاده می‌شوند، اما تفاوت‌هایی فنی بین آن‌ها وجود دارد.
- نرم‌افزار (Software): مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها، داده‌ها و برنامه‌های مرتبط است که به یک کامپیوتر می‌گوید چه کاری انجام دهد. نرم‌افزار بخش ناملموس یک کامپیوتر است که در مقابل سخت‌افزار (بخش‌های فیزیکی کامپیوتر) قرار می‌گیرد. نرم‌افزار می‌تواند شامل سیستم‌عامل، برنامه‌های کاربردی، ابزارهای توسعه و بسیاری موارد دیگر باشد.
- برنامه (Program): یک بخش از نرم‌افزار است و مجموعه‌ای از دستورالعمل‌های دقیق است که به کامپیوتر می‌گوید چگونه یک کار خاص را انجام دهد. برنامه‌ها معمولاً برای انجام وظایف مشخصی نوشته می‌شوند، مانند پردازش متن، محاسبات عددی یا مدیریت پایگاه داده.
- اپلیکیشن (Application): نوع خاصی از برنامه است که به طور مستقیم برای استفاده توسط کاربران نهایی طراحی شده‌است. اپلیکیشن‌ها معمولاً دارای رابط کاربری گرافیکی (GUI) هستند که به کاربران اجازه می‌دهد با آن‌ها تعامل داشته باشند. مثال‌های اپلیکیشن شامل مرورگرهای وب، ویرایشگرهای متن، بازی‌های کامپیوتری و نرم‌افزارهای طراحی گرافیکی می‌شود.
به طور خلاصه:
- نرم‌افزار: مفهوم گسترده‌تری است که شامل همه برنامه‌ها می‌شود.
- برنامه: یک واحد اجرایی از نرم‌افزار است.
- اپلیکیشن: نوع خاصی از برنامه است که برای استفاده مستقیم توسط کاربران طراحی شده‌است.
مثال:
- سیستم‌عامل ویندوز یک نرم‌افزار است.
- یک برنامه ویرایشگر متن مانند Microsoft Word یک برنامه است.
- مرورگر گوگل کروم یک اپلیکیشن است.
در واقع، می‌توان گفت که همه اپلیکیشن‌ها برنامه هستند، اما همه برنامه‌ها اپلیکیشن نیستند. برای مثال، بسیاری از برنامه‌ها در پس‌زمینه سیستم‌عامل اجرا می‌شوند و برای کاربران قابل مشاهده نیستند، بنابراین اپلیکیشن محسوب نمی‌شوند.
جمع‌بندی
در پایان، می‌توان گفت که برنامه‌های کامپیوتری قلب تپنده دنیای دیجیتال و ستون اصلی توسعه نرم‌افزارها هستند. از برنامه‌های تعاملی که به صورت لحظه‌ای با کاربران ارتباط برقرار می‌کنند تا برنامه‌های دسته‌ای که وظایف خود را به‌صورت خودکار و پشت‌صحنه انجام می‌دهند، هر نوع برنامه‌ای نقش مهمی در تسهیل زندگی روزمره ما ایفا می‌کند. آشنایی با اصول برنامه‌نویسی و درک تفاوت‌های بین برنامه، نرم‌افزار و اپلیکیشن به شما کمک می‌کند تا بهتر از فناوری‌های مدرن بهره‌مند شوید. امیدواریم این مقاله توانسته باشد نگاه جامعی به دنیای برنامه‌های کامپیوتری ارائه دهد و شما را برای کاوش بیشتر در این حوزه هیجان‌انگیز ترغیب کرده باشد. دنیای نرم‌افزار بی‌پایان است، و حالا شما یک گام به درک عمیق‌تر آن نزدیک‌تر شده‌اید.
سوالات متداول
برنامه کامپیوتری مجموعه‌ای از دستورات است که به کامپیوتر می‌گوید چگونه یک وظیفه خاص را انجام دهد. این دستورات به صورت متوالی اجرا می‌شوند تا به نتیجه مطلوب برسند.
نرم‌افزار شامل تمامی برنامه‌ها و ابزارهای مرتبط با کامپیوتر است. برنامه یک بخش خاص از نرم‌افزار است که یک وظیفه مشخص را انجام می‌دهد. اپلیکیشن نوع خاصی از برنامه است که برای استفاده مستقیم توسط کاربران طراحی شده‌است، مانند مرورگرها و اپ‌های موبایل.
برنامه‌های تعاملی به صورت لحظه‌ای با کاربر تعامل دارند و ورودی‌ها و خروجی‌ها را به سرعت پردازش می‌کنند، مانند مرورگرهای وب. برنامه‌های دسته‌ای به طور خودکار و بدون نیاز به تعامل کاربر اجرا می‌شوند و برای پردازش‌های بزرگ مناسب هستند، مانند پردازش حقوق و دستمزد.
کامپایلر برنامه‌ای است که کد منبع نوشته شده به زبان سطح بالا را به کد ماشین (زبان صفر و یک) ترجمه می‌کند تا کامپیوتر بتواند آن را اجرا کند
اگر محتوای ما برایتان جذاب بود و چیزی از آن آموختید، لطفاً لحظه‌ای وقت بگذارید و این چند خط را بخوانید:
ما گروهی کوچک و مستقل از دوست‌داران علم و فناوری هستیم که تنها با حمایت‌های شما می‌توانیم به راه خود ادامه دهیم. اگر محتوای ما را مفید یافتید و مایلید از ما حمایت کنید، ساده‌ترین و مستقیم‌ترین راه، کمک مالی از طریق لینک دونیت در پایین صفحه است.
اما اگر به هر دلیلی امکان حمایت مالی ندارید، همراهی شما به شکل‌های دیگر هم برای ما ارزشمند است. با معرفی ما به دوستانتان، لایک، کامنت یا هر نوع تعامل دیگر، می‌توانید در این مسیر کنار ما باشید و یاری‌مان کنید. ❤️
