البرمجة
تُعرَّف البرمجة، وفقاً لموقع تيكوبيديا، بأنها العملية التي يتم من خلالها استخدام المنطق لتسهيل إجراء العمليات الحسابية وتنفيذ المهام المتعددة باستخدام الحاسوب. تتم هذه العملية عبر استخدام لغات البرمجة، التي تختلف في تطبيقاتها ومجالاتها وطريقة كتابتها.
يمكن توضيح مفهوم البرنامج على أنه مجموعة من الأوامر المرتبة التي يتبعها الحاسوب لأداء مهام معينة. تُخزّن البرامج في وسائط تخزين يستطيع الحاسوب الوصول إليها، حيث يقوم بتنفيذ الأوامر واحدة تلو الأخرى، كما يمكن تخزين البيانات التي يحتاج المبرمج إلى معالجتها.
عند كتابة برنامج بلغة برمجة معينة، يجب الالتزام بقواعد الكتابة الخاصة بتلك اللغة إلى جانب العبارات المتاحة بها. تتطلب البرمجة أيضاً معرفة بمجالات أخرى مثل الخوارزميات. يمكن تقييم جودة الشيفرة المكتوبة في إحدى لغات البرمجة من خلال أربعة معايير رئيسية، وهي:
- المتانة: وهي قدرة البرنامج على التعامل مع الأخطاء بطريقة تضمن استمرارية عمله مهما كانت الأخطاء.
- الموثوقية: تتحقق من خلال تصميم جيد وإدراج فعّال للخوارزميات.
- الكفاءة: تعني الاستخدام الأمثل للموارد مثل الذاكرة.
- سهولة قراءة الكود وجودة توثيقه.
آلية عمل لغات البرمجة
عند استخدام لغة برمجة معينة، يتم استخدام برنامج يعرف بالمحوّل البرمجي، الذي يقوم بتحويل الشيفرة إلى لغة الآلة التي يستطيع الحاسوب فهمها. يبدأ المبرمج بكتابة الكود باستخدام برنامج تحرير نصوص على شكل مجموعة من العبارات، ثم يتم تشغيل المحوّل البرمجي الخاص باللغة المستخدمة، وتحديد اسم الملف الذي يحتوي على الشيفرة.
عند تشغيل المحوّل البرمجي، يتم تحليل العبارات للتحقق من صحتها، بعدها تُحوَّل الشيفرة إلى ملف كائن، وهو ملف يحتوي على مجموعة الأوامر بلغة الآلة التي ينفذها الحاسوب. ويمكن أن تتضمن الخطوة التالية دمج عدة ملفات كائنة تعتمد على بعضها البعض لإنتاج ملف تنفيذي واحد، وهذه المرحلة تعرف بالربط. من لغات البرمجة التي تتبع هذه الآلية هي لغة C و++C ولغة فورتران وسويفت وغيرها.
بعض لغات البرمجة تأتي بآليات مختلفة، مثل لغة جافا، حيث يتم تحويل الكود إلى أوامر تُعرف بالـ Bytecode، ويمكن تنفيذ هذه الأوامر على أي جهاز حاسوب مزود بجهاز افتراضي مخصص لفهم هذه الأوامر وتحويلها إلى شكل يمكن للحاسوب تفسيره. كما توجد لغات برمجة أخرى تتيح تنفيذ البرنامج بشكل فوري دون الحاجة إلى التحويل، من خلال استخدام مفسر يقوم بتنفيذ عبارات اللغة بشكل مباشر، مما يتيح أيضًا إمكانية تعديل البرنامج أثناء تنفيذه، وهو ما يساعد في تصحيح الأخطاء. ومع ذلك، لا تتمتع هذه اللغات بنفس سرعة التنفيذ التي تتمتع بها اللغات القائمة على التحويل. من اللغات التي تعمل بهذه الآلية هي بايثون وبيرل وجافاسكريبت وPHP.
تصنيف لغات البرمجة حسب المستوى
تقسم لغات البرمجة إلى فئتين أساسيتين بناءً على المستوى: لغات البرمجة منخفضة المستوى ولغات البرمجة عالية المستوى. يشير مصطلح “المستوى” هنا إلى درجة التجريد التي تمتلكها اللغة وقربها من لغة الآلة، حيث يقل التجريد مع انخفاض مستوى اللغة. تعتبر لغة الآلة هي الأكثر تجريداً، حيث يتم كتابة الأوامر بشكل يتيح للحاسوب فهمها مباشرة من خلال الأرقام، وكل رقم يمثل أمراً معيناً. تأتي لغة التجميع بعد لغة الآلة، حيث يتم استبدال الأرقام بعبارات توضيحية. تتميز لغات البرمجة منخفضة المستوى بسرعتها وإعطائها المبرمج تحكماً أكبر في البيانات والذاكرة.
تمتاز لغات البرمجة عالية المستوى بسهولة فهمها من قبل البشر، وتتيح إمكانية تنسيق الكود بشكل أفضل باستخدام المتغيرات والدوال والتكرار، مما يسهل البرمجة ويقلل من عدد العبارات المستخدمة. وعلى الرغم من أنها لا تمنح نفس درجة التحكم التي توفرها لغات البرمجة منخفضة المستوى، إلا أنها تعتبر أكثر أماناً نظراً لوجود وسائل حماية تقلل من احتمالية إلحاق الضرر بالجهاز جراء أخطاء في الكتابة. من بين هذه اللغات بايثون وروبي.
فيديو روبوت الموت
هل يمكن أن يصل الزمن إلى مرحلة تتحكم فيها الحواسيب في حياتنا؟ وما مدى تقدم العلوم في تقنيات الروبوتات؟ شاهد الفيديو لمعرفة المزيد!