مدیریت پیچیدگی
اعمال شیوه‌های مدیریتی با محوریت اشیاء در مطالعه، طراحی، ایجاد، و اجراء پروژه‌های مهندسی نرم‌افزار و مهندسی دانش.





برنامه‌نویسی غیر ساخت‌یافته
برنامه نویسی غیر ساخت یافته قدیمی ترین پارادایم برنامه‌نویسی است که قادر به نوشتن الگوریتم برنامه ی تورینگ کامل است. این برنامه نویسی بعداً با برنامه نویسی تابعی وسپس برنامه نویسی شی گرا ادامه یافت و هر دو این برنامه ها به عنوان برنامه نویسی ساخت یافته در نظر گرفته شدند. برنامه نویسی ساخت یافته به خاطر تولید کدهایی که به سختی قابل خواندن بودند(اسپاگتی کد) به شدت مورد نکوهش قرار گرفت و گاهی اوقاتیک روش بد برای نوشتن پروژه های بزرگ در نظر گرفته شد.اما این نوع برنامه نویسی برای آزادی که به برنامه نویسان می دهد تحسین شده است و با این مقایسه شده است که موزارت چگونه موسیقی را نوشته است. هر دو زبانهای برنامه نویسی سطح بالا و سطح پایین وجود دارند که به عنوان زبانهای برنامه نویسی غیر ساخت یافته استفاده می شوند.




ویژگی ها ومفاهیم معمولی

مفاهیم اساسی
یک برنامه در یک زبان غیر ساخت یافته معمولاً شامل دستورهای متوالی منظم است یا جمله ها معمولاً هر کدام در یک خط نوشته شده اند.خط ها معمولاً شماره گذاری شده اند یا ممکن است که بر چسب داشته باشند.این خاصیت اجازه می دهد که جریان اجرایی برنامه بتواند به هر خط برنامه بپرد. برنامه نویسی غیرساخت یافته مفهوم جریان کنترل اساسی را همانند حلقه ها ، انشعابات و پرش ها معرفی میکند. هرچند که هیچ مفهوم رویه ای در الگوی غیرساخت یافته وجود ندارد،اجازه ی استفاده از زیرروالها را داریم.برعکس یک رویه، یک زیرروال ممکن است چندین نقطه ی ورود و خروج داشته باشد و یک پرش مستقیم به زیرروال یا خارج از زیر روال(از نظر فرض علمی) اجازه داده می شود.این انعطاف باعث میشود مفهومی که coroutine (دستور العمل اتصال مجموعه ای از ورودی ها به مجموعه ای از خروجی ها) نام داد در اینجا معنی پیدا کند. هیچ مفهومی در مورد متغییرهای محلی در زبان های برنامه نویسی غیر ساخت یافته (هر چند برای برنامه های اسمبلی رجیسترهای همه منظوره ممکن است همین منظور را پس از ذخیره کردن در ورودی برآورده کنند)، اما برچسب ها و متغییرها میتوانند اثر خود را در قسمت محدودی از برنامه بگذارند (برای مثال،تعدادی خط).این معنی را میتوان دیافت که هیچ تغییر متنی هنگام صدا زدن یک زیرروال رخ نمی‌دهد.پس همه متغییرها ممکن است که مقدار قبلی خود را از فراخوانی قبلی نگه دارند که باعث سخت شدن روش بازگشتی می شود.اما در بعضی نمونه های بازگشتی (که هیچ حالت زیر روالی پس از فراخوانی توابع بازگشتی احتیاج نمی‌شود) ممکن است.اگر متغییرها به زیر روال بازگشتی اختصاص داده شوند در ورودی زیر روال صریحاً پاک می شوند (یا دوباره با مقدار اصلی خود مقدار دهی می شوند) . عمق تو در تو بودن ممکن است محدود به یک یا دو بار باشد.




نوع و گونه ی داده
زبانهای غیر ساخت یافته اجازه استفاده از نوع های داده ای اساسی را مثل شماره ها، رشته ها و آرایه ها (تعدادی داده ی همنوع) می دهند. معرفی آرایه ها در زبان های غیر ساخت یافته یک مرحله ی رو به جلو قابل توجه است.فرایند ساخت جریان داده با وجود فقدان نوع داده ای ساختار ممکن است.





برنامه‌نویسی مفهوم
برنامه نویسی مفهوم یک پارادایم برنامه نویسی است، که برچگونگی ترجمهٔ مفاهیمی که در ذهن برنامه نویس شکل می‌گیرد به آنچه در فضای کد قابل دستیابی است، تمرکز می‌کند. این رویکرد توسط کریستوف دی نچین در سال ۲۰۰۱ با زبان برنامه نویسی XL معرفی شد.




شبه سنجه‌ها

برنامه نویسی مفهوم شبه سنجه‌ها را برای ارزیابی کیفیت کد به کار می‌گیرد. بدین دلیل به اینها شبه سنجه گفته می‌شود که فضای مفهوم و فضای کد را به هم مربوط می‌سازند. با درک روشنی از اینکه فضای مفهوم را نمی‌توان به اندازهٔ کافی محدود به قالب بندی‌هایی کرد تا بتوان سنجه‌های واقعی را تعریف نمود. شبه سنجه‌های برنامه نویسی مفهومی در برگیرندهٔ موارد زیر می‌شوند:

اعوجاج نحوی تفاوت میان مفهوم و نحوی که برای نمایش آن به کار گرفته شده است را اندازه‌گیری می‌کند. به عنوان مثال: نقطه ویرگول در انتهای دستورات در زبان C می‌تواند به عنوان اعوجاج نحوی در نظر گرفته شود چون در فضای مفهوم معادلی ندارد.
اعوجاج معنایی فاصلهٔ معنا یا رفتار مورد انتظار از مفهوم با معنا با رفتار واقعی درون کد را اندازه‌گیری می‌کند. به عنوان مثال: این حقیقت که انواع دادهٔ حسابی سرریز می‌کنند (در حالیکه اعداد حسابی ریاضی چنین نیستند.) صورتی از اعوجاج معنایی است.
پهنای باند این را اندازه‌گیری می‌کند که به چه میزان از فضای مفهوم را یک ساختار کد از پیش تعیین شده می‌تواند معرفی نماید. به عنوان مثال: عملگر جمع اضافه بار شده در زبان C پهنای باند بیشتری از دستور جمع در زبان اسمبلی (Add) دارد چون عملگر زبان C می‌تواند عمل جمع را با اعداد ممیز شناور (و نه فقط اعداد حسابی انجام دهد.)
نسبت سیگنال به اعوجاج این را اندازه‌گیری می‍کند که چه کسری از فضای کد در برابر اطلاعات پیاده‌سازی شده برای نمایش مفاهیم واقعی به کار گرفته شده است.





قانون برابری، شکست برابری

قانون برابری هنگامی تایید می‌شود که رفتار کد با مفهوم اصلی همخوانی داشته باشد. این برابری ممکن است در حالت‌های بسیاری به شکست بینجامد. سرریز کردن اعداد حسابی برابری میان مفهوم ریاضی اعداد حسابی و تقریب کامپیوتری شده از این مفهوم را برهم می‌زند. به راه‌های بسیاری در شکست برابری اسامی ویژه‌ای داده شده است زیرا این موارد خیلی رایج هستند:

خطای دامنه وضعیتی است که در آن کد خارج از دامنهٔ برابری اجرا می‌شود، که این دامنه ایست که در آن مفهوم و پیاده‌سازی منطبق می‌شوند سرریز عدد حسابی مثالی از خطای دامنه است.
قالب مفهوم (همچنین قالب بندی دوباره مفهوم یا مفهوم را دوباره قالب بندی کردن) بازنویسی یک مفهوم به صورت مفهومی دیگر است بدین سبب که مفهوم اصلی را نمی‌توان به وسیله ابزارها پیاده‌سازی نمود در زبان C به کار بردن اشاره گرها برای آرگومان‌های خروجی به این دلیل که زبان C از آرگومان‌های خروجی به صورت صریح پشتیبانی نمی‌کند، مثالی از قالب مفهوم است.
وارونگی اولویت صورتی از اعوجاج نحوی یا معنایی است که به وسیله برخی قوانین عمومی دیکته شده از سوی زبان به وجود می‌آید. از این رو وارونگی اولویت نامیده می‌شود که زبان تقدم را بر مفهوم حاکم می‌سازد. در Smalltalk هر چیزی یک شی است و این قانون به این دستاورد ناخواسته منجر می‌شود که عبارتی شبیه به ۲+۳*۵ از توالی مرسوم عملیات پیروی نمی‌کند (در Smalltalk ابتدا ۲ با ۳ جمع شده، حاصل آن در ۵ ضرب می‌شود که در نهایت عدد ۲۵ به جای ۱۷ بدست می‌آید.)




روش شناسی

برای نوشتن کد برنامه نویسی مفهوم این گام‌ها را پیشنهاد می‌دهد:

مفاهیم مرتبط را در فضای مفهوم شناسایی و تعریف نمایید.
نمادهای سنتی برای مفاهیم را شناسایی یا نمادهای قابل استفاده جدیدی ایجاد نمایید.
ترکیبی از ساختارهای برنامه نویسی را شناسایی کنید که اجازه می‌دهد مفاهیم به راحتی به قالب کد درآیند، که یافتن نماد کدی که با نماد شناسایی شده در مرحله قبل تا حد ممکن نزدیک باشد، را در بر می‌گیرد.
کدی بنویسید که تا حد ممکن رفتار و معانی مورد انتظار از جنبه‌های مرتبط مفهوم اصلی را حفظ و نگهداری می‌کند.

ابزارهای برنامه نویسی بسیاری اغلب فاقد قابلیت‌های نمادی هستند. بنابراین برنامه نویسی مفهوم در برخی موارد نیازمند استفاده از پیش پردازنده‌ها، زبان‌های مختص به دامنه یا روش‌های فرا برنامه نویسی است.




زبان‌ها

زبان برنامه نویسی XL تنها زبان شناخته شده ایست که تا به امروز به طور واضح برای برنامه نویسی مفهوم ایجاد شده است. اما برنامه نویسی مفهوم تقریباً در هر زبانی با درجات متفاوتی از موفقیت قابل اجراست. زبان‌های برنامه نویسی Lisp و Forth و مشتقات آنها نمونه‎هایی از زبان‌های از قبل موجود هستند که به خوبی قابلیت استفاده به عنوان برنامه نویسی مفهوم را دارند.




کارهای مشابه

پروژه‌هایی هستند که از ایده‌های مشابه بهره‌برداری کرده‌اند تا با سطح بالایی از انتزاع کد تولید کنند. دربین آنها این موارد را می‌توان نام برد:

برنامه نویسی هدفی
برنامه نویسی زبان گرا
برنامه نویسی ادیبانه
معماری مدل- محور






برنامه‌نویسی منطقی
برنامه‌نویسی منطقی در کلی‌ترین مفهوم آن، کاربرد منطق ریاضی در برنامه‌نویسی رایانه است.




پارادایم برنامه‌نویسی
پارادایم برنامه‌نویسی یا شیوه‌های برنامه‌نویسی، به شیوه‌های اساسی برنامه‌نویسی رایانه گویند.
مرور کلی
یک زبان‌ برنامه‌نویسی می‌تواند یک یا چند شیوه برنامه‌نویسی را پشتیبانی نماید. برای مثال، برنامه‌های نوشته شده با سی++ میتوانند کاملاً بصورت رویه‌ای باشند یا کاملاً منطبق بر شیوه برنامه‌نویسی شئ‌گرا که در تضاد کامل با شیوه رویه‌ای است بوده یا حتی حاوی عناصری از هر دو شیوه باشند. تصمیم‌گیری برای چگونگی استفاده از عناصر شیوه‌های برنامه‌نویسی برعهده طراح برنامه یا برنامه‌نویس می‌باشد.



نمونه‌های مهم

برنامه‌نویسی دستوری در تضاد با برنامه‌نویسی تابعی
برنامه‌نویسی رویه‌ای در تضاد با برنامه‌نویسی شئ‌گرا
برنامه‌نویسی منطقی







مدل برنامه‌نویسی موازی

مدل برنامه‌نویسی موازی (به انگلیسی: Parallel programming model) مفهومی است که عبارت‌های برنامه‌های موازی را قادر می‌سازد ترجمه و اجرا شوند. ارزش یک مدل برنامه‌نویسی معمولاً بر اساس فراگیری آن (اینکه چند مسئلۀ متفاوت می‌توانند توسط آن بیان شوند و با چند معماری مختلف می‌توان آن‌ها را اجرا کرد) تعیین می‌شود. ایجاد یک مدل برنامه‌نویسی می‌تواند چندین حالت بگیرد مانند الهام گرفتن کتابخانه‌ها از زبان‌های متوالی قدیمی، ضمیمه‌های زبان و یا مدل‌های اجرایی کاملاً جدید.

اجماع بر روی یک مدل برنامه‌نویسی مهم است چرا که نرم‌افزار را قادر می‌سازد تا در آن بیان شده و در معماری‌های متفاوت ترابرپذیر باشند. از معماری فون نویمان با معماری‌های متوالی‌اش در این مدل کمک گرفته شده است تا پلی کارآمد را بین نرم‌افزار و سخت‌افزار فراهم کند؛ بدین معنی که زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا می‌توانند در آن به صورت کارآمد ترجمه شده و توسط سخت‌افزار اجرا گردند.




طبقه‌بندی و الگوهای اصلی

طبقه‌بندی‌های مدل‌های برنامه‌نویسی موازی را می‌توان به دو محدودۀ کلی تقسیم کرد: تعامل فرایند و تجزیۀ مسئله.




تعامل فرایند

تعامل فرایند مربوط به مکانیزمی می‌یاشد که فرایندهای موازی در آن می‌توانند با یکدیگر در ارتباط باشند. معمول‌ترین حالت‌های تعامل، حافظۀ مشترک و گذر پیام هستند، اما موازی‌سازی مطلق نیز وجود دارد.




حافظۀ مشترک
در مدل حافظۀ مشترک، وظایف موازی یک فضای آدرس جهانی را به اشتراک می‌گذارند و به صورت غیرهمزمان آن را خوانده و می‌نویسند. این مدل به مکانیزم‌های محافظتی چون قفل‌ها، نشان‌برها و مبصرانی احتیاج دارد تا دسترسی همزمان را کنترل کند. حافظۀ مشترک می‌تواند در سیستم‌های با حافظۀ توزیع‌شده و حافظه دسترسی غیریکپارچه (نوما) شبیه‌سازی گردند.

در مدل انتقال پیام، وظایف موازی داده‌ها را به کمک گذر پیام با یکدیگر عوض می‌کنند. این ارتباطات می‌توانند همزمان یا غیرهمزمان باشند. رسمی‌سازی انتقال پیام فرایند ارتباطات متوالی (سی‌اس‌پی) کانال‌های ارتباطی را به خدمت گرفته است تا فرایندها را به یکدیگر "مرتبط" سازد؛ و با این کار باعث ایجاد شدن چندین زبان مهم همچون جویس، اوکام و ارلنگ شد.




موازی‌سازی تلویحی

در مدل موازی‌سازی مطلق، هیچ یک از فعل و انفعالات فرایند برای برنامه‌نویس قابل مشاهده نیست و به جای آن مترجم و یا ران‌تایم برای اجرای آن مسئول است. این مدل بین زبان‌های با دامنۀ اختصاصی متداول‌تر می‌باشد.




تجزیۀ مسئله

هر برنامۀ موازی از فرایندهای در حال اجرا به صورت همزمان تشکیل شده است، تجزیۀ مسئله به راهی مربوط است که در آن این فرایندها فرموله شده‌اند. این طبقه‌بندی ممکن است به اسکلت‌های الگوریتمی یا موازی‌سازی‌های برنامه‌نویسی موازی اشاره کند.




موازی‌سازی وظیفه

یک مدل موازی‌سازی وظیفه بر روی فرایند یا ریسه‌های اجرا تمرکز دارد. این فرایندها معمولاً از لحاظ رفتاری مجزا خواهند بود، که بر نیاز به ارتباطات تاکید میکند. موازی‌سازی وظیفه یک راه طبیعی برای توصیف ارتباطات گذر پیام می‌باشد. این مدل معمولاً به ام‌آی‌ام‌دی/ام‌پی‌ام‌دی و ام‌آی‌اس‌دی تقسیم می‌شود.




موازی‌سازی داده
یک مدل موازی‌سازی داده بر روی عملیات‌های روی داده که معمولاً به صورت ساختاری آرایه هستند، تمرکز دارد. مجموعه‌ای از وظایف بر روی این داده‌ها عملیات‌هایی را انجام می‌دهند اما به صورت مستقل و در بخشی جدا. در یک سیستم با حافظۀ مشترک، داده برای همگی قابل دسترس خواهد بود، اما در سیستم حافظۀ حافظۀ توزیع شده بین حافظه‌ها تقسیم شده و به طور محلی بر رویشان کار خواهد شد. مدل موازی‌سازی داده معمولاً به اس‌آی‌ام‌دی/اس‌پی‌ام‌دی تقسیم می‌شود.






مهندسی نرم‌افزار

مهندسی نرم افزار (به انگلیسی: Software engineering) یعنی استفاده از اصول مهندسی بجا و مناسب برای تولید و ارائه محصول نرم افزاری با کیفیت که قابل اطمینان و با صرفه بوده و برروی ماشین های واقعی به طور کارآمدی عمل کند.

مهندسی نرم افزار یک روش سیستماتیک، منظم و دقیق برای ساخت و ارائه محصولی نرم افزاری با کیفیت است.

مهندسی نرم‌افزار اغلب شامل فرآیند خطی تحلیل، طراحی، پیاده سازی و آزمون است؛ که با به کارگیری روش‌های فنی و علمی از علوم مهندسی موجب تولید نرم افزاری با کیفیت مطلوب در طول یک فرآیند انتخابی مناسب پروژه می شود.

کاربردهای مهندسی نرم‌افزار دارای ارزش‌های اجتماعی و اقتصادی هستند، زیرا بهره‌وری مردم را بالا برده، چند و چون زندگی آنان را بهتر می‌کنند. مردم با بهره‌گیری از نرم‌افزار، توانایی انجام کارهایی را دارند که قبل از آن برای‌شان شدنی نبود. نمونه‌هایی از این دست نرم‌افزارها عبارت‌اند از: سامانه‌های توکار، نرم‌افزار اداری، بازی‌های رایانه‌ای و اینترنت.

فناوری‌ها و خدمات مهندسی نرم‌افزار به کاربران برای بهبود بهره‌وری و کیفیت یاری میرساند. نمونه‌هایی از زمینه‌های بهبود: پایگاه داده‌ها، زبان‌ها، کتابخانه‌ها، الگوها، فرآیندها و ابزار.




مهم ترین شاخص مهندسی نرم‌افزار

مهم ترین شاخص در مهندسی نرم افزار تولید نرم افزار با کیفیت مناسب در جهت «نیازهای مشتری» است.




پیشینه مهندسی نرم‌افزار

اصطلاح مهندسی نرم‌افزار پس از سال ۱۹۶۸ میلادی شناخته شد. این اصطلاح طی نشست «مهندسی نرم‌افزار ناتو ۱۹۶۸» (که در گارمیش-پارتنکیرشن، آلمان برگزار شد) توسط ریاست نشست فریدریش ال باوئر معرفی شد و از آن پس به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت.

اصطلاح مهندسی‌نرم‌افزار عموماً به معانی مختلفی به‌کار می‌رود:

به‌عنوان یک اصطلاح غیر رسمی امروزی برای محدوده وسیع فعالیت‌هایی که پیش از این برنامه‌نویسی و تحلیل سامانه‌ها نامیده می‌شد.
به‌عنوان یک اصطلاح جامع برای تمامی جنبه‌های عملی برنامه‌نویسی رایانه، در مقابل تئوری برنامه‌نویسی رایانه، که علوم رایانه نامیده می‌شود.
به‌عنوان اصطلاح مجسم‌کننده طرفداری از یک رویکرد خاص نسبت به برنامه‌نویسی رایانه که اصرار می‌کند، مهندسی نرم‌افزار، به‌جای آنکه هنر یا مهارت باشد، باید به‌عنوان یک رشته عملی مهندسی تلقی شود و از جمع‌کردن و تدوین روش‌های عملی توصیه‌شده به شکل متدولوژی‌های مهندسی نرم‌افزار طرفداری می‌کند.
مهندسی نرم‌افزار عبارتست از:

کاربرد یک رویکرد سامانه‌شناسی، انتظام‌یافته، قابل سنجش نسبت به توسعه، عملکرد و نگهداری نرم‌افزار، که کاربرد مهندسی در نرم‌افزار است.



مطالعه روش‌های موجود در استاندارد IEEE

محدوده مهندسی نرم‌افزار و تمرکز آن

مهندسی نرم‌افزار به مفهوم توسعه و بازبینی یک سامانه نرم‌افزاری مربوط می‌باشد. این رشته علمی با شناسایی، تعریف، فهمیدن و بازبینی خصوصیات مورد نیاز نرم‌افزار حاصل سر و کار دارد. این خصوصیات نرم‌افزاری ممکن است شامل پاسخگویی به نیازها، اطمینان‌پذیری، قابلیت نگهداری، در دسترس بودن، آزمون‌پذیری، استفاده آسان، قابلیت حمل و سایر خصوصیات باشد.

مهندسی نرم‌افزار ضمن اشاره به خصوصیات فوق، مشخصات معین طراحی و فنی را آماده می‌کند که اگر به‌درستی پیاده‌سازی شود، نرم‌افزاری را تولید خواهد کرد که می‌تواند بررسی شود که آیا این نیازمندی‌ها را تأمین می‌کند یا خیر.

مهندسی نرم‌افزار همچنین با خصوصیات پروسه توسعه نرم‌افزاری در ارتباط است. در این رابطه، با خصوصیاتی مانند هزینه توسعه نرم‌افزار، طول مدت توسعه نرم‌افزار و ریسک‌های توسعه نرم‌افزار درگیر است.




نیاز به مهندسی نرم‌افزار

نرم‌افزار عموماً از محصولات و موقعیت‌هایی شناخته می‌شود که قابلیت اطمینان زیادی از آن انتظار می‌رود، حتی در شرایط طاقت فرسا، مانند نظارت و کنترل نیروگاه‌های انرژی هسته‌ای، یا هدایت یک هواپیمای مسافربری در هوا، چنین برنامه‌هایی شامل هزاران خط کد هستند، که از نظر پیچیدگی با پیچیده‌ترین ماشین‌های نوین قابل مقایسه هستند. به‌عنوان مثال، یک هواپیمای مسافربری چند میلیون قطعه فیزیکی دارد (و یک شاتل فضایی حدود ده میلیون بخش دارد)، در حالی که نرم‌افزارِ هدایت چنین هواپیمایی می‌تواند تا ۴ میلیون خط کد داشته باشد.

با توجه به گسترش روزافزون دنیای رایانه امروزه بیش از هر زمان دیگری نیاز به متخصصان رایانه احساس می شود. متاسفانه این رشته در ایران بازار کار خوبی ندارد طبق آمارها ۶۳٫۲۷ درصد از فارغ‌التحصیلان در سال ۹۰ مشغول به کار در سایر مشاغل هستند. اما برای مهندسان سخت افزار هم امكان كار در شركت‌های تولیدكننده قطعات و دستگاه‌ها و مراكز صنعتی – تولیدی بسیار فراهم است و از نظر سطح درآمدی هم با توجه به دانش و پشتكار شخصی در حد متوسط قرار دارند. به طور کلی این رشته در ایران با استقبال چندانی رو به رو نیست؛ این نیز حاکی از نبود برخی از زیرساخت‌ها در ایران هست.




تکنولوژی‌ها و روش‌های عملی

مهندسان نرم‌افزار طرفدار تکنولوژی‌ها و روشهای عملی بسیار متفاوت و مختلفی هستند، که با هم ناسازگار هستند. این بحث در سال‌های دهه ۶۰ میلادی شروع شد و ممکن است برای همیشه ادامه پیدا کند. مهندسان نرم‌افزار از تکنولوژی‌ها و روش‌های عملی بسیار متنوعی استفاده می‌کنند. کسانی که کار عملی می‌کنند از تکنولوژی‌های متنوعی استفاده می‌کنند: کامپایلرها، منابع کد، پردازشگرهای متن. کسانی که کار عملی می‌کنند از روش‌های عملی بسیار متنوعی استفاده می‌کنند تا تلاش‌هایشان را اجرا و هماهنگ کنند: برنامه‌نویسی در دسته‌های دونفری، بازبینی کد، و جلسات روزانه. هدف هر مهندس نرم‌افزار بایستی رسیدن به ایده‌های جدید خارج از الگوهای طراحی شده قبلی باشد، که باید شفاف بوده و به‌خوبی مستند شده باشد.

با وجود رشد فزاینده اقتصادی و قابلیت تولید فزاینده‌ای که توسط نرم‌افزار ایجاد شده، هنوز هم بحث و جدل‌های ماندگار درباره کیفیت نرم‌افزار ادامه دارند.




ماهیت مهندسی نرم‌افزار

دیوید پارناس گفته‌است که مهندسی نرم‌افزار یک شکل از مهندسی است. استیو مک‌کانل گفته‌است که هنوز اینطور نیست، ولی مهندسی نرم‌افزار باید یک شکل از مهندسی شود. دونالد کنوت گفته‌است که برنامه‌نویسی یک هنر است.

دیوان فعالیت‌های آماری آمریکا مهندسان نرم‌افزار را به عنوان زیرگروهی از «متخصصان رایانه»، با فرصت‌های شغلی‌ای مانند «دانشمند رایانه»، «برنامه نویس» و «مدیر شبکه» دسته بندی کرده‌است. BLS تمام مهندسان دیگر این شاخه علمی، که شامل مهندسان سخت‌افزار رایانه نیز هست، را به‌عنوان «مهندسان» دسته بندی می‌کند.






مهندسی دانش
مهندسی دانش به مجموعه فرایندهای مربوط به طراحی، مهندسی و ایجاد سامانه‌های مبتنی بر دانش اطلاق می‌شود. مهندسی دانش دارای وجوه مشترک فراوانی با مهندسی نرم‌افزار است، به‌طوری که بیشتر راه حل‌ها و روشهای هریک را می‌توان در دیگری استفاده کرد. علاوه بر آن، زمینه‌های دیگری مثل هوش مصنوعی، پایگاه‌های داده‌ها، کاوش‌های ماشینی در داده‌ها، سامانه‌های خبره، سامانه‌های پشتیبانی تصمیم‌ها و نیز سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی را باید در ارتباط نزدیک با مهندسی دانش به حساب آورد. این رشته بسبار مناسب بانک است




مهندس دانش کیست؟

مهندسان دانش (Knowledge Engineer) نقشی است که در فرآیند مهندسی دانش یا (Knowledge Engineering) تبحر دارد؛ وی می تواند سه فعالیت استخراج، تحلیل و مدلسازی دانش را انجام دهد. این سه فعالیت منجر به تولید یک پایگاه دانش ساخت یافته مبتنی بر مدل های دانش با قابلیت استفاده مجدد می شود که می تواند به عنوان محتوای ورودی در یک سیستم مبتنی بر دانش استفاده شود. در نگاه های غیرحرفه ای تر مهندس دانش به عنوان نقشی برای اجرای برخی فرآیندهای ساده مدیریت دانش تنزل پیدا می کند.





سیستم‌های مدیریت دانش

مدیریت دانش رویکردی یکپارچه به شناسایی، کسب و استخراج، بازیابی، ارزیابی، تسهیم و خلق کلیه منابع دانش سازمان است به گونه‌ای که سازمان را در جهت دستیابی به اهداف سازمانی کمک نماید. هدف مدیریت دانش برقراری ارتباط بین خبرگان و افراد مجرب سازمان با افرادی است که نیاز به دانش خاصی را دارند. ایجاد چنین ارتباطی به کمک فرایندها و ابزارهای مدیریت دانش تسهیل می‌گردد. موفقیت در زمینۀ مدیریت دانش نیازمند ایجاد یک محیط جدید کاری می‌باشد، که دانش و تجربه بتوانند به راحتی تسهیم شوند.

دوران کنونی، دوران دگرگونی و تغیر پرشناب دانش است. هر پنج و نیم سال حجم دانش دو برابر می‌شود، البته عمر میانگین آن که به «دارایی» و «منبع ارزشمند راهبردی» ارتباط دارد، کمتر از چهار سال است. «مدیریت دانش» یکی از گفتمانهایی است که در دوران جدید در زمینه مدیریت مطرح گردیده و به شدت مورد توجه سازمان‌ها و مبحث مدیریت قرار گرفته‌است. از مهم ترین ارکان مدیریت دانش، پیاده سازی سیستم و اثربخشی آن در سطح سازمان می‌باشد. چرا که دیگر مطالب مرتبط با آن همگی به عنوان مقدمه‌ای جهت بسترسازی و استفاده از آن‌ها برای تحقق عملی مدیریت دانش به شمار می‌روند. سازمان‌های پیشرو زیادی در جهان به اهمیت مدیریت دانش به عنوان رویکردی نوین در مدیریت کسب و کار پی برده و اقدام به پیاده سازی آن نموده‌اند




تعریف مدیریت دانش

مدیریت دانش رویکردی یکپارچه به شناسایی، کسب و استخراج، بازیابی، ارزیابی، تسهیم و خلق کلیه منابع دانش سازمان است به گونه‌ای که سازمان را در جهت دستیابی به اهداف سازمانی کمک نماید. هدف مدیریت دانش برقراری ارتباط بین خبرگان و افراد مجرب سازمان با افرادی است که نیاز به دانش خاصی را دارند. ایجاد چنین ارتباطی به کمک فرایندها و ابزارهای مدیریت دانش تسهیل می‌گردد. موفقیت در زمینۀ مدیریت دانش نیازمند ایجاد یک محیط جدید کاری می‌باشد، که دانش و تجربه بتوانند به راحتی تسهیم شوند.




آفرینش و ربایش دانش

سازمان باید به خوبی بتواند دانش مورد نیاز خود را شناسایی کند، در صورت نیازآن را بیافریند، یا اینکه از منابع دانش خارج از سازمان بدست آورد.




ذخیره سازی

دانش خلق شده یا کسب شده، باید با نیازهای شما تطبیق داده شده و به تعبیری، آماده شود و به صورت مناسب ذخیره شود تا در زمان و مکان و شرایط مورد نیاز مورد استفاده قرارگیرد.




انتشار و به اشتراک گذاری

نکته قابل توجه آن است که باید از راکد ماندن دانش جلوگیری کرد زیرا تنها جریان سیال دانش است که می‌تواند چون آب جاری ارزش خود را حفظ کند و زندگی بخش باشد تا هر که تشنه آن است از آن سیراب شود. با توزیع و انتشار و اشتراک گذاری دانش بصورتی روان و سیال در می‌آید و از راکد بودن آن جلوگیری می‌کند.



به کارگیری دانش

پس از انجام گامه های فوق مدیریت دانش در سطح سازمان پیاده سازی می‌شود و مورد استفاده قرار می‌گیرد.




انواع دانش

چهار نوع دانش مشخص شده‌است:

دانش نیروی انسانی: دانشی است که در توسط اعضای سازمان به وجود می¬آید.
دانش مکانیزه: دانشی که حامل وظایف ویژه یکپارچه در سخت افزارماشین است، در واقع شامل دانش مربوط به تجهیزات سازمان می‌باشد.
دانش مستند: دانشی که به شکل بایگانی، کتاب، سند، دفتر کل، دستورات، نمودارها و... ذخیره می‌شود.
دانش خودکار (اتوماتیک): دانشی است که به طور الکترونیکی ذخیره شده و به وسیله برنامه‌های رایانه‌ای که وظایف خاص را پشتیبانی می‌کند قابل دسترسی می‌باشد

از سوی دیگر دانش را به دو نوع نهفته یا ضمنی و آشکار تقسیم بندی می‌کنند: دانش نهفته معمولاً در قلمرو دانش شخصی، شناختی وتجربی قرار می¬گیرد. فرآوردۀ تجربیات افراد می-باشد و از همین رو در جایی ثبت نمی‌گردد بلکه با گفتگو، بحث، مشورت و ... به اشتراک گذاشته می‌شود. دانش آشکار بیشتر به دانشی گفته می شود که جنبه عینی تر -عقلانی تر و فنی تر دارد (داده‌ها، خط مشی‌ها، روش‌ها، نرم‌افزارها، اسناد و ...). دانش آشکار به طور معمول قابل ثبت می‌باشد و به صورت نوشته به آسانی در دسترسی افراد قرار می‌گیرد.




تبدیل دانش

۱. اجتماعی‌سازی از نهفته به نهفته افراد می‌توانند از طریق کنش‌های اجتماعی، در اشتراک گذاری دانش‌هایی که جنبه‌ی شخصی داشته و فرموله‌کردن آن دشوار است، سهیم شوند. برای مثال، به‌اشتراک‌گذاشتن تجربیات جنگی فرماندهان از طریق بازگویی خاطرات جنگی است. تبدیل دانش نهفته به نهفته با مشارکت در تجربه ها و تقلید و تمرین و یادگیری از طریق آموزش استاد-شاگردی، شرکت در همایش ها و سمینارها و نشست ها، یا به سادگی در هنگام برهمکنش میان کارکنان در زمان‌های استراحت حاصل می‌شود. سیستم‌هایی که در این حوزه به کار می‌روند عبارتند از:

گروه افزار



سامانه های مکان یابی

۲. برونی‌سازی از نهفته به آشکار برونی‌سازی یعنی تبدیل دانش شخصی افراد که کیفیت نهفته دارد، به دانش آشکاری که دسترس پذیر باشد و به افراد یا گروه‌های دیگر به سادگی انتقال یابد. که این امر از طریق بیان و اظهار دانش شخصی افراد و ثبت آن تحقق می‌یابد، مثل یک گزارش یا مستندسازی. که در این حوزه سیستم‌های گروه افزار و سیستمهای گردش کار مورد استفاده قرار می‌گیرید.

۳. تلفیق از آشکار به آشکار دانش آشکار می‌تواند از طریق فرایندهای گوناگون مستندسازی به شکل‌های گوناگون ارائه شود، این تبدیل با هدف اینکه مخاطبان بیش‌تری به آن دانش دسترسی داشته باشند، صورت می‌گیرد. به‌عنوان مثال، دانش صریح ریاضی یا فیزیک را که در قالب فرمول‌ها و نظریه‌ها شکل می‌گیرد، می‌توان طوری نوشت که برای گروه‌های سنی مختلف قابل استفاده باشد. سامانه های بکار رفته در این بخش عبارتند از:

سامانه های خودکارسازی اداری
سامانه های مدیریت مدارک الکترونیکی
سامانه های هوش تجاری
سامانه های دانش مدار
انبارهای داده
کتابخانه‌های مجازی
کارگزاران خودکار
نقشه‌های دانش، رده بندی ها و غیره
درگاههای دانش
فناوریهای کاوش

۴. درونی‌سازی از آشکار به نهفته تبدیل دانش آشکار به دانش نهفته می‌تواند دانش تازه‌ای در درون فرد ایجاد می‌کند. درونی سازی این امکان را به کارکنان می‌دهد تا دانش را در پاسخ و رفتار خود به گونه‌ای ادغام کنند که در هنگام رویارویی با موقعیت یا مشکلی که کاربرد دانش لازم است بتوانند دانش آشکار را به کار گیرند. برای مثال، یک سازمان حفاظت اطلاعات، بنا به نیاز، مجموعه‌ای از اصول و موازین مشخص را تدوین نموده، و رعایت آن‌ها را از تمامی کارکنان سازمان انتظار دارد. اما این اصول و موازین نمی‌توانند آن‌قدر گسترده و فراگیر باشند که بتوانند همه‌ی موقعیت‌های احتمالی ممکن را در برگیرند، و در هر شرایطی به فرمانده بگویند که فرمول حفاظت موقعیت چیست، و او چگونه باید تصمیم بگیرد. آن‌چه در عمل رخ می دهد این است که کارکنان (فرماندهان و زیردستان)، اصول آغازین و بنیادین حفاظتی را که به شکل دانش آشکار ارایه می‌شوند، درونی کنند، و به مرور زمان یاد می‌گیرند که چگونه در هر موقعیتی، واکنش حفاظتی درست را نشان دهند. این یعنی درونی‌سازی، که متضمن تبدیل دانش آشکار به نوعی دانش نهفته کاملاً شخصی است.

ابزارهای مورد استفاده در این قسمت عبارتند از:

ابزارهای پشتیبان نوآوری
نرم‌افزار یادگیری سازمانی

مراحل پیاده سازی نظام مدیریت دانش در سازمان

پیاده سازی یک نظام مدیریت دانش همچون سایر نظام ها و به تناسب موارد خاص آن در شش گامه صورت می‌گیرد:




گام نخست - امکان سنجی طرح

در این گامه وضعیت¬های موجود در سازمان جهت پیاده سازی طرح مورد بررسی قرار می‌گیرد. مطالعات روی جنبه¬های کلیدی مدیریت دانش نظیر انسان (فرهنگ)، سازمان (ساختار) و فن آورانۀ موجود انجام می¬گیرد. به این ترتیب، کاشتی ها و محدودیت‌های موجود در هریک از حوزه‌ها در ارتباط با پیاده سازی سیستم مشخص می‌شود.




مرحله دوم- طراحی خام نظام

پس از شناسایی محدودیت¬ها، راهکارهایی در قالب طرح خام نظام جهت رفع محدودیت¬ها ارائه می¬شود. در این مرحله با بررسی و واکاوی نظرات تصمیم¬گیران، اجرای قطعی سیستم در سازمان تعیین می‌گردد.




مرحله سوم- طراحی تفصیلی سیستم

پس از پذیرش طرح خام سیستم، طراحی تفصیلی سیستم صورت می¬گیرد. در این مرحله وارد جزئیات شده و متدولوژی قطعی نیز انتخاب می¬گردد. متدولوژی باید متناسب با نیازها و محدودیت‌های سازمان باشد. این نیازها و محدودیت‌ها در مرحله امکان سنجی مشخص شده و در مرحله خام مورد بررسی و راهکاردهی قرار گرفته‌است.




مرحله چهارم- پیاده سازی

در پیاده سازی سیستم مباحثی همچون فناوری، آموزش اولیه پرسنل و مدیران، و ساختار سازمانی مطرح بوده و ایجاد هماهنگی و یکپارچگی بین اجزا و افراد از اهمیت خاصی برخوردار است.




مرحله پنجم- نگهداری

جهت جاگیر شدن، تثبیت و ماندگاری سیستم در سازمان باید به یک سری موارد توجه داشت که عبارت است از مشاوره جهت رفع عیوب و نواقص، قرار دادن یک نمایندگی از طرف گروه طراح سیستم در دستگاه اجرایی، و تلاش برای جلوگیری از بازگشت دستگاه به سیستم قبلی_که معمولاً شش ماه مراقبت را لازم دارد_ و ... .





مرحله ششم- ارزشیابی سیستم

در این مرحله یک سیستم بازخورد مناسب برای اصلاح سیستم در نظر گرفته می‌شود. بطور معمول شش ماه پس از پیاده سازی سیستم صورت می‌گیرد و طی آن توصیه‌های اصلاحی ارائه می‌گردد.




سیستمهای کار- دانش

این سیستم¬ها به طور خاص برای کارکنان دانشی طراحی شده‌است تا بدین وسیله بتوانند به خلق دانش جدید بپردازند.




دانشگران

دانشگران افرادی هستند که دانش جدید ایجاد می‌کنند و به سازماندهی اطلاعات سازمانی می‌پردازند. معمولاً این افراد از آموزش سطوح بالا برخوردارند و در سازمانهای حرفه‌ای فعالیت می‌کنند.




وظایف دانشگران

۱)وظیفه به روز رسانی دانش سازمان که در ارتباط با محیط خارج است را به عهده دارند.

۲)این افراد به عنوان مشاورین داخل سازمان به ارائه خدمات می‌پردازند.

۳)در راستای تغییر، ایجاد خلاقیت و ارتقا در داخل سازمان فعالیت می‌کنند.
نیازمندیهای سیستم کار دانش

دسترسی سریع و آسان به پایگاه داده‌های خارج و داخل سازمان، برای دانشگران با استفاده از این سیستم میسر می‌کند تا اتلاف وقت کارکنانی که دستمزد بالایی را از سازمان دریافت می‌کنند، کاهش یابد.
مروری بر برخی سیستم‌های مدیریت دانش
12:40 am
برنامه‌نویسی

برنامه‌نویسی رایانه در فرهنگ واژه غیر متخصّصین ممکن است به تمام پروژه ساخت نرم‌افزار یا برنامهٔ رایانه‌ای گفته شود. با این همه برنامه‌نویسی تنها بخشی از فرایند توسعهٔ نرم‌افزار یا برنامه رایانه‌ای است. اهمیت، توجه و منابع اختصاص داده شده به برنامه‌نویسی، بسته به ویژگی‌های مشخص شده محصول و خواست افراد درگیر در پروژه و کاربران و در نهایت شیوهٔ انتخاب شده مهندسی نرم‌افزار متغیر است.

برنامه‌نویسی کامپیوتر (که اغلب در انگلیسی programming یا coding گفته می‌شود) فرایند نوشتن، اشکال زدایی(debug) و نگهداری کد منبع (source code) برنامه کامپیوتر می‌باشد. این کد منبع با یک زبان برنامه نویسی نوشته شده است. این کد منبع ممکن است تغییر داده شده یک کد قبلی و یا یک کد کاملاً جدید باشد. هدف برنامه نویسی ساختن یک برنامه می‌باشد که یک رفتار خواسته شده را به نمایش بگذارد.






تاریخچه
موضوع دستگاه‌هایی که به دنباله‌ای از دستورالعمل‌های از قبل تعریف شده عمل می‌کند بر می‌گردد به Greek Mythology.

برنامه نویسی مدرن
اندازه گیری کاربرد زبان

تعیین اینکه محبوب‌ترین زبان برنامه نویسی مدرن کدام است کار بسیار مشکلی است. بعضی از زبان‌ها در کاربردهای خاصی محبوب است و بعضی دیگر مرتباً در نوشتن کاربردهای گوناگون استفاده می‌شود. روش‌های اندازه گیری محبوبیت زبان شامل موارد زیر می‌باشد: شمردن تعداد آگهی‌های اشتغال و توجه به یک زبان، تعداد کتاب‌های آموزشی فروخته شده در مورد یک زبان، تخمین تعداد خطوط کد نوشته شده در یک زبان


پارادایم‌ها
زبان‌های برنامه‌نویسی گوناگون براساس قابلیت‌های درنظر گرفته شده از شیوهٔ خط‌های مختلف استفاده می‌کنند. موارد ریزتری مانند چگونگی برخورد با نیازهای پشت پردهٔ ماشین مانند مدیریت حافظه و مدیریت زباله نیز در زبان‌های مختلف متفاوت است. علاوه بر این‌ها، مفاهیمی متفاوت از (اجرای) یک برنامه تصور شده‌اند که پارادایم یا الگو نام دارند.



برنامه‌نویسی دستوری

برنامه‌نویسی دستوری (به انگلیسی: Imperative programming) در علوم رایانه یکی از شیوه‌های برنامه‌نویسی است که در آن مراحل اجرای یک برنامه کامپیوتری قدم به قدم توسط برنامه نویس بیان می‌شود. این بر خلاف زبانهای اعلانی است که در آنها تنها نتیجه انجام دستورات بیان می‌شود. به بیان دیگر در زبانهای دستوری چگونگی اجرای برنامه بیان می‌شود اما در زبانهای اعلانی چیستی نتیجه بیان می‌شود.

به عنوان مثال اگر قصد باز کردن دری را داشته باشیم و با زبان اعلانی این را بخواهیم بیان کنیم خواهیم گفت در را باز کن اما اگر با زبان دستوری بیان کنیم خواهیم گفت بلند شو، به طرف در نردیک شو، دستگیره را بگیر و در را به طرف بیرون هل بده.





زبان برنامه‌نویسی

زبان‌های برنامه‌نویسی ساختارهای زبانی دستورمداری در رایانه‌ها هستند که به‌وسیلهٔ آنها می‌توان یک الگوریتم را به‌وسیلهٔ ساختارهای دستوری متفاوت برای اجرای رایانه توصیف کرد و با این روش امکان نوشتن برنامه جهت تولید نرم‌افزارهای جدید بوجود می‌آید. معمولاً هر زبان برنامه‌نویسی دارای یک محیط نرم‌افزاری برای وارد کردن متن برنامه، اجرا، همگردانی و رفع اشکال آن هستند. عموماً زبانهای برنامه نویسی را به پنج نسل تقسیم می‌کنند:

نسل اول زبان ماشین - زبان صفرو یک
نسل دوم زبانهایی مانند اسمبلی -قابل فهم تر برای انسان
نسل سوم زبانهایی مانند کوبول و پی ال وان و... -دستورات قابل فهم تر برای انسان و نیاز به کمپایلرها
نسل چهارم مثل زبانهای اوراکل و فاکس پرو و اس کیو الها - نزدیک به محاوره‌های انسانی
نسل پنج زبانهایی مانند prolog , ops5 - تمرکز بر حل مسئله و استفاده از الگوریتمهای نوشته شده توسط

برنامه نویس

یک زبان برنامه نویسی یک زبان مصنوعی است که برای بیان محاسباتی که توسط یک ماشین (مخصوصا رایانه) قابل انجام است، طراحی شده‌است.زبان‌های برنامه نویسی برای ایجاد برنامه‌هایی به کار می‌روند که رفتار یک ماشین را مشخص می‌کنند، الگوریتم دقیق را بیان می‌کنند، و یا روشی برای ارتباط انسانند. بسیاری از زبان‌های برنامه نویسی تعدادی قالب از ویژگی‌های نوشته شده دستوری(syntax) و معناشناسی (semantics) دارند، چرا که رایانه‌ها دستورات دقیقاً مشخص نیاز دارند. برخی توسط سند خصوصیات (specification document) تعیین شده‌اند. (برای مثال یک استاندارد ISO)، در حالی که برخی دیگر دارای پیاده سازی غالبی می‌باشند.(مانند Perl) اولین زبان برنامه نویسی به قبل از اختراع رایانه باز می‌گردد، و برای هدایت رفتار ماشین‌هایی مانند دستگاه‌های نساجی اتوماتیک و نوازنده‌های پیانو به کار می‌رفت. هزاران زبان برنامه نویسی خلق شده‌اند، بیشتر در زمینهٔ رایانه، زمینه‌ای که هر ساله بسیاری دیگر ایجاد می‌شوند.


تقسیم‌بندی
زبان‌های برنامه نویسی را می‌توان از چهار دیدگاه متفاوت مورد بررسی قرار داده و تقسیم بندی کرد: الف)روش‌های برنامه نویسی ۱-زیر روالی ۲-ساخت یافته ۳-مدولار ۴-شئ گرا ب)نزدیکی به زبان ماشین ۱-سطح پایین ۲-سطح میانی ۳-سطح بالا ج)نوع ترجمه ۱-مفسری ۲-کامپایلری د)رابط برنامه نویسی ۱-مبتنی بر متن ۲-مبتنی بر گرافیک (ویژوال)



تعاریف

ویژگی‌هایی که غالباً برای تشکیل یک زبان برنامه نویسی مهم شمرده می‌شوند:

تابع :یک زبان برنامه نویسی، زبانی است که برای نوشتن برنامه‌های رایانه‌ای به کار می‌رود که رایانه‌ای را برای انجام محاسبات یا اجرای الگوریتم و یا احتمالاً کنترل دستگاه‌های خارجی مثل چاپگر، ربات و... درگیر می‌کنند.





هدف: زبان‌های برنامه نویسی با زبان‌های طبیعی تفاوت دارند و آن اینکه زبان‌های طبیعی فقط برای فعل و انفعالات بین مردم به کار می‌روند، در حالیکه زبان‌های برنامه نویسی همچنین به انسانها اجازه می‌دهد که از طریق دستورات با ماشین‌ها ارتباط برقرار کنند. برخی زبان‌های برنامه نویسی بوسیله یک دستگاه استفاده می‌شوند تا دستگاه دیگری را کنترل کند. برای مثال برنامه‌های پست اسکریپت(post script) غالباً توسط برنامه دیگری برای کنترل یک چاپگر و یا نمایشگر ایجاد می‌شوند.
ساختارها: زبان‌های برنامه نویسی ممکن است ساختارهایی برای تعریف و تغییر داده ساختارها یا کنترل جریان اجرا داشته باشند.
توان بیانگر: نظریه محاسبات، زبان‌ها را بوسیله محاسباتی که توان بیان آنها را دارند طبقه بندی می‌کند. تمام زبان‌های "کامل تورینگ" می‌توانند مجموعه یکسانی از الگوریتم‌ها را پیاده سازی کنند.ANSI/ISO SQL و Charity مثال‌هایی هستند از زبان‌هایی که کامل تورینگ نیستند، ولی غالباً زبان برنامه نویسی نامیده می‌شوند.

برخی مولفین اصطلاح" زبان برنامه نویسی" را محدود به آنهایی می‌کنند که می‌توانند تمام الگوریتم‌های ممکن را پیاده سازی کنند، گاهی اوقات اصطلاح" زبان رایانه" برای زبان‌های برنامه نویسی محدودتر به کار می‌رود. زبان‌های غیر محاسباتی، مانند زبان‌های مارک آپ(markup) HTML یا گرامرهای قراردادی مثل BNF، معمولاً زبان برنامه نویسی محسوب نمی‌شوند. یک زبان برنامه نویسی(که می‌تواند کامل تورینگ نباشد) ممکن است در این زبان‌های غیر محاسباتی (میزبان) تعبیه شوند.


کاربرد

زبان برنامه نویسی یک مکانیزم ساخت یافته برای تعریف داده‌ها، و عملیات یا تبدیل‌هایی که ممکن است بطور اتوماتیک روی آن داده انجام شوند، فراهم می‌کند. یک برنامه نویس از انتزاعات آماده در زبان استفاده می‌کند تا مفاهیم به کار رفته در محاسبات را بیان کند. این مفاهیم به عنوان یک مجموعه از ساده‌ترین عناصر موجود بیان می‌شوند(مفاهیم ابتدایی نامیده می‌شوند). زبان‌های برنامه نویسی با غالب زبان‌های انسانی تفاوتی دارد و آن این است که نیاز به بیان دقیق تر و کامل تری دارد. هنگام استفاده از زبان‌های طبیعی برای ارتباط با دیگر انسان‌ها، نویسندگان و گویندگان می‌توانند مبهم باشند و اشتباهات کوچک داشته باشند، و همچنان انتظار داشته باشند که مخاطب آنها متوجه شده باشد. اگرچه، مجازا، رایانه‌ها "دقیقاً آنچه که به آنها گفته شده را انجام می‌دهند." و نمی‌توانند "بفهمند" که نویسنده دقیقاً چه کدی مد نظر نویسنده بوده‌است] البته امروزه برنامه‌هایی برای انجام این کار تولید شده‌اند و تلاش‌های بسیاری در این زمینه انجام شده ولی هنوز به نتیجهٔ رضایت بخشی نرسیده است[. ترکیب تعریف زبان، یک برنامه، و ورودی برنامه بطور کامل رفتار خروجی را به هنگام اجرای برنامه (در محدوده کنترل آن برنامه) مشخص می‌کند. برنامه‌های یک رایانه ممکن است در یک فرایند ناپیوسته بدون دخالت انسان اجرا شوند، یا یک کاربر ممکن است دستورات را در یک مرحله فعل و انفعال مفسر تایپ کند.در این حالت "دستور"ها همان برنامه‌ها هستند، که اجرای آنها زنجیروار به هم مرتبطند.به زبانی که برای دستور دادن به برنامه‌ای استفاده می‌شود، زبان اسکریپت می‌گویند. بسیاری از زبان‌ها کنار گذاشته شده‌اند، برای رفع نیازهای جدید جایگزین شده‌اند، با برنامه‌های دیگر ترکیب شده‌اند و در نهایت استعمال آنها متوقف شده‌است. با وجود اینکه تلاش‌هایی برای طراحی یک زبان رایانه" کامل" شده‌است که تمام اهداف را تحت پوشش قرار دهد، هیچ یک نتوانستند بطور کلی این جایگاه را پر کنند. نیاز به زبان‌های رایانه‌ای گسترده از گستردگی زمینه‌هایی که زبان‌ها استفاده می‌شوند، ناشی می‌شود:

محدوده برنامه‌ها از متون بسیار کوچک نوشته شده توسط افراد عادی تا سیستم‌های بسیار بزرگ نوشته شده توسط صدها برنامه نویس است
توانایی برنامه نویس‌ها: از تازه کارهایی که بیش از هر چیز به سادگی نیاز دارند تا حرفه‌ای‌هایی که با پیچیدگی قابل توجهی کنار می‌آیند.
برنامه‌ها باید سرعت، اندازه و سادگی را بسته به سیستم‌ها از ریزپردازندها تا ابر رایانه‌ها متناسب نگه دارند.
برنامه‌ها ممکن است یک بار نوشته شوند و تا نسل‌ها تغییر نکنند، و یا ممکن است پیوسته اصلاح شوند.
در نهایت، برنامه نویس‌ها ممکن است در علایق متفاوت باشند: آنها ممکن است به بیان مسائل با زبانی خاص خو گرفته باشند.

یک سیر رایج در گسترش زبان‌های برنامه نویسی این است که قابلیت حل مسائلی با درجات انتزاعی بالاتری را اضافه کنند. زبان‌های برنامه نویسی اولیه به سخت‌افزار رایانه گره خورده بودند. همانطور که زبان‌های برنامه نویسی جدید گسترش پیدا کرده‌اند، ویژگی‌هایی به برنامه‌ها افزوده شده که به برنامه نویس اجازه دهد که ایده‌هایی که از ترجمه ساده به دستورات سخت‌افزار دورتر هستند نیز استفاده کند. چون برنامه نویس‌ها کمتر به پیچیدگی رایانه محدود شده‌اند، برنامه‌های آنها می‌تواند محاسبات بیشتری با تلاش کمتر از سوی برنامه نویس انجام دهند. این به آنها این امکان را می‌دهد که کارایی بیشتردر واحد زمان داشته باشند. "پردازنده‌های زبان طبیعی" به عنوان راهی برای ازبین بردن نیاز به زبان‌های اختصاصی برنامه نویسی پیشنهاد شده‌اند. هرچند، این هدف دور است و فواید آن قابل بحث است. "ادسگر دیجسترا" موافق بود که استفاده از یک زبان رسمی برای جلوگیری از مقدمه سازی ساختارهای بی معنی واجب است، و زبان برنامه نویسی طبیعی را با عنوان "احمقانه" رد کرد، "آلن پرلیس" نیز مشابها این ایده را رد کرد. مطابق با متدولوژی نامتجانس استفاده شده توسط langpop.com در سال ۲۰۰۸، ۱۲ زبان پرکاربرد عبارتند از: C, C++, C#, Java, JavaScript, Perl, PHP, Python, Ruby, Shell, SQL, and Visual Basic.




معناشناسی ایستا
معناشناسی ایستا محدودیت‌هایی بر روی ساختار مجاز متن‌ها تعیین می‌کند که بیان آنها در فرمول دستوری استاندارد مشکل و یا غیر ممکن است. مهمترین این محدودیت‌ها به وسیله سیستم نوع گذاری انجام می‌شود.


سیستم نوع گذاری
یک سیستم نوع گذاری مشخص می‌کند که یک زبان برنامه نویسی چگونه مقادیر و عبارات را در نوع(type) دسته بندی می‌کند، چگونه می‌تواند آن نوع‌ها را تغییر دهد و رفتار متقابل آن‌ها چگونه‌است. این کارعموما توضیح داده ساختارهایی که می‌توانند در آن زبان ایجاد شوند را شامل می‌شود. طراحی و مطالعه سیستم‌های نوع گذاری بوسیله ریاضیات قراردادی را تئوری نوع گذاری گویند.
زبان‌های نوع گذاری شده و بدون نوع گذاری

یک زبان نوع گذاری شده‌است اگر مشخصات هر عملیات، نوع داده‌های قابل اجرا توسط آن را با نشان دادن نوع‌هایی که برای آنها قابل اجرا نیست، تعیین کند. برای مثال، "این متن درون گیومه قرار دارد" یک رشته‌است. در غالب زبان‌های برنامه نویسی، تقسیم یک رشته با یک عدد معنایی ندارد. در نتیجه غالب زبان‌های برنامه نویسی مدرن ممکن است اجرای این عملیات را توسط برنامه‌ها رد کنند. در برخی زبان‌ها، عبارات بی معنی ممکن است هنگام ترجمه(compile) پیدا شود(چک کننده نوع ایستا)، و توسط کامپایلر رد شود، در حالی که در سایر برنامه‌ها، هنگام اجرا پیدا شود.(چک کننده نوع دینامیک) که به استثنای در حال اجرا منتج شود(runtime exception). حالت خاص زبان‌های نوع دار زبان‌های تک نوعند. این زبان‌ها غالباً اسکریپتی و یا مارک آپ هستند، مانند rexx وSGML و فقط یک داده گونه دارند—غالباً رشته‌های کاراکتری که هم برای داده‌های عددی و هم برای داده‌های سمبلی کاربرد دارند. در مقابل، یک زبان بدون نوع گذاری، مثل اکثر زبان‌های اسمبلی، این امکان را می‌دهد که هر عملیاتی روی هر داده‌ای انجام شود، که معمولاً دنباله‌ای از بیت‌ها با طول‌های متفاوت در نظر گرفته می‌شوند. زبان‌های سطح بالا که بی نوع هستند شامل زبان‌های ساده رایانه‌ای و برخی از انواع زبان‌های نسل چهارم.

در عمل، در حالیکه تعداد بسیار کمی از دیدگاه نظریه نوع، نوع گذاری شده تلقی می‌شوند(چک کردن یا رد کردن تمام عملیات‌ها)، غالب زبان‌های امروزی درجه‌ای از نوع گذاری را فراهم می‌کنند. بسیاری از زبان‌های تولیدکننده راهی را برای گذشتن یا موقوف کردن سیستم نوع فراهم می‌کنند.



نوع گذاری قوی و ضعیف

نوع گذاری ضعیف این امکان را ایجاد می‌کند که با متغیری به جای متغیری دیگر برخورد شود، برای مثال رفتار با یک رشته به عنوان یک عدد. این ویژگی بعضی اوقات ممکن است مفید باشد، اما ممکن است باعث ایجاد برخی مشکلات برنامه شود که موقع کامپایل و حتی اجرا پنهان بمانند.

نوع گذاری قوی مانع رخ دادن مشکل فوق می‌شود. تلاش برای انجام عملیات روی نوع نادرست متغیر منجر به رخ دادن خطا می‌شود. زبان‌هایی که نوع گذاری قوی دارند غالباً با نام "نوع-امن" و یا امن شناخته می‌شوند. تمام تعاریف جایگزین برای "ضعیف نوع گذاری شده" به زبان‌ها اشاره می‌کند، مثل perl, JavaScript, C++، که اجازه تعداد زیادی تبدیل نوع داخلی را می‌دهند. در جاوااسکریپت، برای مثال، عبارت ۲*x به صورت ضمنی x را به عدد تبدیل می‌کند، و این تبدیل موفقیت آمیز خواهد بود حتی اگر x خالی، تعریف نشده، یک آرایه، و یا رشته‌ای از حروف باشد. چنین تبدیلات ضمنی غالباً مفیدند، اما خطاهای برنامه نویسی را پنهان می‌کنند.

قوی و ایستا در حال حاضر عموماً دو مفهوم متعامد فرض می‌شوند، اما استفاده در ادبیات تفاوت دارد، برخی عبارت "قوی نوع گذاری شده" را به کار می‌برند و منظورشان قوی، ایستایی نوع گذاری شده‌است، و یا، حتی گیچ کننده تر، منظورشان همان ایستایی نوع گذاری شده‌است. بنابراین C هم قوی نوع گذاری شده و هم ضعیف و ایستایی نوع گذاری شده نامیده می‌شود.



معناشناسی اجرا

وقتی که داده مشخص شد، ماشین باید هدایت شود تا عملیات‌ها را روی داده انجام دهد. معناشناسی اجرا ی یک زبان تعیین می‌کند که چگونه و چه زمانی ساختارهای گوناگون یک زبان باید رفتار برنامه را ایجاد کنند.

برای مثال، معناشناسی ممکن است استراتژی را که بویسله آن عبارات ارزیابی می‌شوند را تعریف کند و یا حالتی را که ساختارهای کنترلی تحت شرایطی دستورها را اجرا می‌کنند.


کتابخانه هسته
اغلب زبان‌های برنامه نویسی یک کتابخانه هسته مرتبط دارند(گاهی اوقات "کتابخانه استاندارد" نامیده می‌شوند، مخصوصا وقتی که به عنوان قسمتی از یک زبان استاندارد ارائه شده باشد)، که به طور قراردادی توسط تمام پیاده سازی‌های زبان در دسترس قرار گرفته باشند. کتابخانه هسته معمولاً تعریف الگوریتم‌ها، داده ساختارها و مکانیزم‌های ورودی و خروجی پرکاربرد را در خود دارد. کاربران یک زبان، غالباً با کتابخانه هسته به عنوان قسمتی از آن رفتار می‌کنند، اگرچه طراحان ممکن است با آن به صورت یک مفهوم مجزا رفتار کرده باشند. بسیاری از خصوصیات زبان هسته‌ای را مشخص می‌کنند که باید در تمام پیاده سازی‌ها موجود باشند، و در زبان‌های استاندارد شده این کتابخانه هسته ممکن است نیاز باشد. بنابراین خط بین زبان و کتابخانه هسته آن از زبانی به زبان دیگر متفاوت است. درواقع، برخی زبان‌ها به گونه‌ای تعریف شده‌اند که برخی از ساختارهای دستوری بدون اشاره به کتابخانه هسته قابل استفاده نیستند. برای مثالف در جاوا، یک رشته به عنوان نمونه‌ای از کلاس “java.lang.String” تعریف شده است؛ مشابها، در سمال تاک(smalltalk) یک تابع بی نام(یک "بلاک") نمونه‌ای از کلاس BlockContext کتابخانه می‌سازد. بطور معکوس، Scheme دارای چندین زیرمجموعه مرتبط برای ایجاد سایر ماکروهای زبان می‌باشد، و در نتیجه طراحان زبان حتی این زحمت را نیز تحمل نمی‌کنند که بگویند کدام قسمت زبان به عنوان ساختارهای زبان باید پیاده سازی شوند، و کدام یک به عنوان بخشی ازکتابخانه.


عمل
طراحان زبان و کاربران باید مصنوعاتی ایجاد کنند تا برنامه نویسی را در عمل ممکن سازند و کنترل کنند. مهمترین این مصنوعات خصوصیات و پیاده سازی‌های زبان هستند.



خصوصیات

یک زبان برنامه نویسی باید تعریفی فراهم کند که کاربران و پیاده کننده‌های زبان می‌توانند از آن استفاده کنند تا مشخص کنند که رفتار یک برنامه درست است. با داشتن کد منبع: خصوصیات یک زبان برنامه نویسی چندین قالب می‌تواند بگیرد، مانند مثال‌های زیر:

تعریف صریح دستور، معناشناسی ایستا، ومعناشناسی اجرای زبان. درحالیکه دستور معمولاً با یک معناشناسی قراردادی مشخص می‌شود، تعاریف معناشناسی ممکن است در زبان طبیعی نوشته شده باشند (مثل زبان C)، یا معناشناسی قراردادی(مثل StandardML ,Scheme)
توضیح رفتار یک مترجم برای زبان(مثل C,fortran). دستور و معناشناسی یک زبان باید از این توضیح استنتاج شوند، که ممکن است به زبان طبیعی یا قراردادی نوشته شود.
پیاده سازی منبع یا مدل. گاهی اوقات در زبان‌های مشخص شده(مثل: prolog,ANSI REXX).دستور و معناشناسی صریحاً در رفتار پیاده سازی مدل موجودند.


پیاده سازی

پیاده سازی یک زبان برنامه نویسی امکان اجرای آن برنامه را روی پیکربندی مشخصی از سخت‌افزار و نرم‌افزار را فراهم می‌کند. بطور وسیع، دو راه رسیدن به پیاده سازی زبان برنامه نویسی وجود دارد. کامپایل کردن و تفسیر کردن. بطور کلی با هر بک از ابن دو روش می‌توان یک زبان را پیاده سازی کرد.

خروجی یک کامپایلر ممکن است با سخت‌افزار و یا برنامه‌ای به نام مفسر اجرا شود. در برخی پیاده سازی‌ها که از مفسر استفاده می‌شود، مرز مشخصی بین کامپایل و تفسیر وجود ندارد. برای مثال، برخی پیاده سازی‌های زبان برنامه نویسی بیسیک کامپایل می‌کنند و سپس کد را خط به خط اجرا می‌کنند.

برنامه‌هایی که مستقیماً روی سخت‌افزار اجرا می‌شوند چندین برابر سریعتر از برنامه‌هایی که با کمک نرم‌افزار اجرا می‌شوند، انجام می‌شوند.

یک تکنیک برای بهبود عملکرد برنامه‌های تفسیر شده کامپایل در لحظه آن است. در این روش ماشین مجازی، دقیقاً قبل از اجرا، بلوک‌های کدهای بایتی که قرار است استفاده شوند را برای اجرای مستقیم روی سخت‌افزار ترجمه می‌کند.



تاریخچه
پیشرفت‌های اولیه

اولین زبان برنامه نویسی به قبل از رایانه‌های مدرن باز می‌گردد. قرن ۱۹ دستگاه‌های نساجی و متون نوازنده پیانو قابل برنامه نویسی داشت که امروزه به عنوان مثال‌هایی از زبان‌های برنامه نویسی با حوزه مشخص شناخته می‌شوند. با شروع قرن بیستم، پانچ کارت‌ها داده را کد گذاری کردند و پردازش مکانیکی را هدایت کردند. در دهه ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰، صورت گرایی حساب لاندای آلونزو چرچ و ماشین تورینگ آلن تورینگ مفاهیم ریاضی بیان الگوریتم‌ها را فراهم کردند؛ حساب لاندا همچنان در طراحی زبان موثر است.

در دهه ۴۰، اولین رایانه‌های دیجیتال که توسط برق تغذیه می‌شدند ایجاد شدند. اولین زبان برنامه نویسی سطح بالا طراحی شده برای کامپیوتر پلانکالکول بود، که بین سال‌های ۱۹۴۵ و ۱۹۴۳ توسط کنراد زوس برای ز۳ آلمان طراحی شد.

کامپیوترهای اوایل ۱۹۵۰، بطور خاص ÜNIVAC ۱ و IBM ۷۰۱ از برنامه‌های زبان ماشین استفاده می‌کردند. برنامه نویسی زبان ماشین نسل اول توسط نسل دومی که زبان اسمبلی نامیده می‌شوند جایگزین شد. در سال‌های بعد دهه ۵۰، زبان برنامه نویسی اسمبلی، که برای استفاده از دستورات ماکرو تکامل یافته بود، توسط سه زبان برنامه نویسی سطح بالا دیگر: FORTRAN,LISP , COBOL مورد استفاده قرار گرفت. نسخه‌های به روز شده این برنامه‌ها همچنان مورد استفاده قرار می‌گیرند، و هر کدام قویا توسعه زبان‌های بعد را تحت تاثیر قرار دادند. در پایان دهه ۵۰ زبان algol ۶۰ معرفی شد، و بسیاری از زبان‌های برنامه نویسی بعد، با ملاحظه بسیار، از نسل algol هستند. قالب و استفاده از زبان‌های برنامه نویسی به شدت متاثر از محدودیت‌های رابط بودند.



پالایش

دوره دهه ۶۰ تا اواخر دهه ۷۰ گسترش مثال‌های عمده زبان پرکاربرد امروز را به همراه داشت. با این حال بسیاری از جنبه‌های آن بهینه سازی ایده‌های اولیه نسل سوم زبان برنامه نویسی بود:

APL برنامه نویسی آرایه‌ای را معرفی کرد و برنامه نویسی کاربردی را تحت تاثیر قرار داد.
PL/i(NPL) دراوایل دهه ۶۰ طراحی شده بود تا ایده‌های خوب فورترن و کوبول را بهم پیوند دهد.
در دهه ۶۰، Simula اولین زبانی بود که برنامه نویسی شئ گرا را پشتیبانی می‌کرد، در اواسط دهه۷۰. Smalltalk به دنبال آن به

عنوان اولین زبان کاملاً شئ گرا معرفی شد.

C بین سال‌های ۱۹۶۹ تا ۱۹۷۳ به عنوان زبان برنامه نویسی سیستمی طراحی شد و همچنان محبوب است.
Prolog، طراحی شده در ۱۹۷۲، اولین زبان برنامه نویسی منطقی بود.
در ۱۹۷۸ ML سیستم نوع چند ریخت روی لیسپ ایجاد کرد، و در زبان‌های برنامه نویسی کاربردی ایستا نوع گذاری شده پیشگام شد.

هر یک از این زبان‌ها یک خانواده بزرگ از وارثین از خود به جای گذاشت، و مدرنترین زبان‌ها از تبار حداقل یکی از زبان‌های فوق به شمار می‌آیند.

دهه‌های ۶۰ و ۷۰ مناقشات بسیاری روی برنامه نویسی ساخت یافته به خود دیدند، و اینکه آیا زبان‌های برنامه نویسی باید طوری طراحی شوند که آنها را پشتیبانی کنند.

"ادسگر دیکسترا" در نامه‌ای معروف در ۱۹۶۸ که در ارتباطات ACM منتشر شد، استدلال کرد که دستورgoto باید از تمام زبان‌های سطح بالا حذف شود.

در دهه‌های ۶۰ و ۷۰ توسعهٔ تکنیک‌هایی صورت گرفت که اثر یک برنامه را کاهش می‌داد و در عین حال بهره وری برنامه نویس و کاربر را بهبود بخشید. دسته کارت برای ۴GL اولیه بسیار کوچکتر از برنامهٔ هم سطح بود که با ۳GL deck نوشته شده بود.




یکپارچگی و رشد

دهه ۸۰ سال‌های یکپارچگی نسبی بود. C++ برنامه نویسی شئ گرا و برنامه نویسی سیستمی را ترکیب کرده بود. ایالات متحده ایدا(زبان برنامه نویسی سیستمی که بیشتر برای استفاده توسط پیمان کاران دفاعی بود) را استاندارد سازی کرد. در ژاپن و جاهای دیگر، هزینه‌های گزافی صرف تحقیق در مورد زبان نسل پنجم می‌شد که دارای ساختارهای برنامه نویسی منطقی بود. انجمن زبان کاربردی به سمت استانداردسازی ML و Lisp حرکت کرد. به جای ایجاد مثال‌های جدید، تمام این تلاش‌ها ایده‌هایی که در دهه‌های قبل حلق شده بودند را بهتر کرد.

یک گرایش مهم در طراحی زبان در دهه ۸۰ تمرکز بیشتر روی برنامه نویسی برای سیستم‌های بزرگ از طریق مدول‌ها، و یا واحدهای کدهای سازمانی بزرگ مقیاس بود. مدول-۲، ایدا. و ML همگی سیستم‌های مدولی برجسته‌ای را در دهه ۸۰ توسعه دادند. با وجود اینکه زبان‌های دیگر، مثل PL/i، پشتیبانی بسیار خوبی برای برنامه نویسی مدولی داشتند. سیستم‌های مدولی غالباً با ساختارهای برنامه نویسی عام همراه شده‌اند.

رشد سریع اینترنت در میانه دهه ۹۰ فرصت‌های ایجاد زبان‌های جدید را فراهم کرد. Perl، در اصل یک ابزار نوشتن یونیکس بود که اولین بار در سال ۱۹۸۷ منتشر شد، در وب‌گاه‌های دینامیک متداول شد. جاوا برای برنامه نویسی جنب سروری مورد استفاده قرار گرفت. این توسعه‌ها اساساً نو نبودند، بلکه بیشتر بهینه سازی شده زبان و مثال‌های موجود بودند، و بیشتر بر اساس خانواده زبان برنامه نویسی C بودند. پیشرفت زبان برنامه نویسی همچنان ادامه پیدا می‌کند، هم در تحقیقات و هم در صنعت. جهت‌های فعلی شامل امنیت و وارسی قابلیت اعتماد است، گونه‌های جدید مدولی(mixin، نماینده‌ها، جنبه‌ها) و تجمع پایگاه داده.

۴GLها نمونه‌ای از زبان‌هایی هستند که محدوده استفاده آنها مشخص است، مثل SQL. که به جای اینکه داده‌های اسکالر را برگردانند، مجموعه‌هایی را تغییر داده و بر می‌گردانند که برای اکثر زبان‌ها متعارفند. Perl برای مثال، با "مدرک اینجا" خود می‌تواند چندین برنامه ۴GL را نگه دارد، مانند چند برنامه جاوا سکریبت، در قسمتی از کد پرل خود و برای پشتیبانی از چندین زبان برنامه نویسی با تناسب متغیر در "مدرک اینجا" استفاده کند.
ساعت : 12:40 am | نویسنده : admin | کاکاپو | مطلب قبلی
کاکاپو | next page | next page