مقدمة في أساسيات الكمبيوتر-صناعة وتطوير البرامج /البرمجة/

السلام عليكم و رحمة الله و بركاته
هذه مقدمة عن تطوير و صناعة البرامج و آلية عمل الحاسوب:
الحاسوب : هو آله إلكترونية -رقمية- تقبل إدخال البيانات و معالجتها و إظهار النتائج على شكل معلومات(صور-صوت-نص..)
بآلية ما عبر ما يسمى بالبرامج, وما يميز هذه الآلة هو قابليتها للبرمجة, والذي يفتح للمستخدم آفاق غير محدودة للأستفادة منها.

ماذا تعني كلمة /رقمية/ ؟
أي أن الحاسوب يستخدم النظام الثنائي في تمثيل البيانات و تخزينها, والنظام الثنائي يستخدم الرمزين 0/1 فقط.
ليس من الصعب على الحاسوب تخزين أحد هذين الرمزين, فببساطة الواحد يمثل بشحنه مرتفعة,والصفر بشحنة منخفضة أو فارغة.
إن أي معلومة على الحاسوب تخزن بشكل محرفي سواء أكانت صورة أم صوت أم نص أم أرقام.. ولتخزين المحارف, فإن
الحاسوب يعتمد ترميزا معينا لها, حيث يعتبر أن لكل محرف رقم معين يقابله, فيخزن هذا الرقم للدلالة على المحرف,
و الرقم يخزن بالنظام الثنائي:
فعلى سبيل المثال: لنفرض أننا نريد تخزين المحرف A , فإن الحاسوب يقوم بتمثيله بعدد وليكن 65, ثم يقوم يتخزين هذا
العدد على شكل ثنائي.
لكن كيف نحول العدد من النظان العشري إلى الثنائي:
النظام العشري(هو النظام الذي نستخدمه في حياتنا اليومية للأعداد أي الأعداد من 0 إلى 9 مثلا 3456).
لتحويل عدد من النظام العشري إلى النظام الثنائي :
نقوم بقسمة هذا العدد على 2, ونكتب باقي القسمة.
نقسم العدد الناتج من قسمة العدد الأول على 2 على 2 مرة أخرى ,ونضع باقي القسمة بجانب الباقي الأول...وهكذا.
ويكون العدد الناتج من وضع يواقي القسمة بجوار بعضها هو العدد الثنائي.
مثال:
لتحويل العدد 65 إلى النظام الثنائي:
المقسوم ____ المقسوم عليه____باقي القسمة
65__________2____________1
32__________2____________0
16__________2____________0
8___________2____________0
4___________2____________0
2___________2____________0
1___________2____________1
0
إذا يكون العدد 65 بالنظام الثنائي = 1000001

والأن من السهل تمثيل الرقم 1000001 في الحاسوب, حيث نختار 7 خلايا متجاورة في الذاكرة
و مكان الواحد نضع شحنة, ومكان الصفر نفرغ الخلية من الشحنة.
ملاحظة: لا يتم اختيار 7 خلايا في الواقع بل يتم اختيار بايت(8بت) أي 8 خلايا,هناك تفاصيل أخرى لاحقة الذكر في دروس منفصلة إن شاء الله.

سأكمل بعد قليل إن شاء الله

شكرا أخ دانيال على مرورك.. اعذرني قمت بحذف مساهمتك حفاظا على تواصل الموضوع.
لنكمل الآن لابد لنا من تعريف الخوارزمية:
الخوارزمية ببساطة : هي طريقة منطقية لحل المسائل وتنفيذ المهام.
بعبارة أخرى : الخوارزمية هي مجموعة من الخطوات البسيطة و المرتبة و المتتالية و الفعالة و المنطقية و المنتهية لحل مسألة ما.
ولها بداية و نهاية.
وكمثال بسيط على الخوارزمية :
خوارزمية الذهاب إلى المدرسة هي:
البداية
1- استيقظ وأنهض
2-انتعل حذائي
3-أذهب للحمام لأغسل وجهي
4- أمسح المياه عن وجهي
5- أعد الطعام
6- أتناول الطعام
7- أرتدي ملابس المدرسة
8- أخرج في طريقي للمدرسة
النهاية
لاحظ أن الخطوة -5- يمكن تبسيطها لعدة خطوات أي أكسر البيض ثم أطهوه ثم أعد الشاي...
الخطوات يجب أن تكون مرتبة, فلا يمكنني أن أنشف وجهي قبل أن أغسله, ولا يمكنني أن أتناول الطعام قبل أن أعده..!

أما خوارزمية جمع الأعداد الزوجية بين 0 و 100 مثلا فهي:
البداية
-عرف متحول واسمه i ومتحول واسمه c من النوع الصحيح وكلاهما يساويان الصفر
2- إذا كان باقي قسمة i على 2 يساوي صفر(إذا كان i زوجي) أضف العدد i إلى c
3- أضف واحد إلى i
4- إذا كان i<=100 عد إلى الخطوه
النهاية

وبإمكاننا أن نجعل الخوارزمية أكثر فعالية بأن نجعلها كما يلي:
البداية
1-عرف متحول واسمه i=2 ومتحول واسمه 0=c من النوع الصحيح
2- أضف العدد i إلى c
3- أضف 2 إلى i
4- إذا كان i<=100 عد إلى الخطوه 2
النهاية
لاحظ أن الخوارزمية الثانية إقل تكلفة من الأولى
فإن احتجنا لتنفيذ الأولى 100 أو 101 مرة لجمع الأعداد, فنحتاج لتنفيذ الثانية حوالي 50 مرة.
سأتابع الدرس بعد قليل

لنكتفي بهذا القدر من الحديث عن الخوارزميات, سأتوسع بشرحها في قسم الخوارزميات إن شاء الله تعالى فيما بعد.

الآن نأتي إلى تعريف البرنامج:
هو مجموعة من التعليمات و الأوامر التي ينفذها الحاسوب بتسلسل معين و منظم لأداء المهام المختلفة.
و يمكن أن يكون البرنامج لحل معادلة بشكل معين أو مسألة ما أو برنامج تطبيقي أو برنامج نظام....
يقوم المبرمجون يتطوير و صناعة البرامج من خلال ما يسمى لغات برمجة, ولغات البرمجة هي عبارة عن برامج متخصصة مهمتها إعداد البرامج الأخرى.
وتقسم لغات البرمجة إلى ثلاثة أنواع:
لغة الآلة: هي اللغة التي يفهمها الحاسوب مباشرة,ويمكن تعريف هذه اللغة على أنها اللغة المعرفة من قبل البنية الصلبة للحاسب.
تتمثل لغة الآلة برموز قد تكون أصفار أو واحدات وتشكل أوامر يفهمها الحاسوب.وتعتبر البرمجة بلغات الآلة صعبة جدا وتستغرق الكثير من الوقت.
وتعد لغة الآلة مرهقة للإنسان.
لغات المجمع: هي عبارة عن مترجمات للبرامج,حيث يكتب البرنامج بلغة برمجة قد تكون قريبة من الإنكليزية و تقوم هذه المجمعات بترجمتها
إلى لغة الآلة,وطبعا كانت لغة المجمع أبسط وأوضح بكثير من لغة الآلة,لكنها بقيت صعبة قليلاً.
لغات البرمجة عالية المستوى:
وهي لغات برمجة سهلة جدا مقارنة بلغة الآلة و لغة المجمع,ويقبلها العقل البشري ويفهمها أكثر من اللغتين السابقتين,تسمى البرامج التي تترجم النصوص البرمجية
من لغات البرمجة عالية المستوى إلى لغة الآلة بالمترجمات Compilers.وطبعاً تعد لغة الفيجوال بيسك 6.0 و C++ , Cمن لغات البرمجة عالية المستوى
بالإضافة إلى الكثير من اللغات الأخرى...

تستخدم كل لغة برمجة مجموعة من الكلمات تسمى "الكلمات المحجوزة" و من المعاملات(+و-و&و||....) ويمكن استخدام هذه المحارف لتشكيل ما لا نهاية له
من الأوامر.
سنقوم في موقعنا بشرح البعض من أشهر لغات البرمجة إن شاء الله.

هناك مصطلحات أساسية لا يجب ان نهملها عند دراسة البرامج:
فعند كتابة البرنامج بلغة برمجة ما فإننا نستخدم ما يسمى بـ
الملف المصدري Source Code أو الكود أو الرماز المصدري: هو مجموعة من الأوامر تفهمها لغة البرمجة و تقوم بتنفيذها و إعطاء النتائج المطلوبة بناء على الكود.
عندما نريد تجربة الملف المصدري فإن لغة البرمجة تقوم بترجمة هذا الملف المصدري إلى لغة الآلة ومن ثم تشغيله(وهذا طبعا متعلق بنوع المترجم).
مثال بسيط:
المصدر لبرنامج لجمع الأعداد الزوجية بين 0 و 100 مكتوبا بلغة c++:

أما الترجمة: فهي عملية تحويل الملف المصدري إلى برنامج مكتوب بلغة الآلة.
والبرامج القوية غالبا ما تكون مجزأة و تتصل مع بعضها من خلال روابط.
يجمع أجزاء هذه البرامج ما يسمى بالملف التنفيذي.
مثلا: لدينا مكتبة الإرتباط الحيوي Dynamic Link Library /DLL/ : وهي عبارة عن جزء برمجي يحتوي على إجراءات و أوامر و توابع عديدة قد تشترك بها عدة
برامج. وهذا نوع من (إعادة استخدام البرمجيات).
للتبسيط: أنا أريد أن أصنع مكبر للصوت,أو جهاز راديو: فلست مضطرا إلى صنع السبيكر(البفلة) بذاتي, بل يمكنني شرائها أو استخدام بفلة مصنوعة مسبقا بدلا من أن أعيد صنع بفلة جديدة بنفسي,
وهذا ما يوفر علي الجهد و الوقت و يضمن لي الجودة.

تتصل البرامج مع المستخدم من خلال وحدات لإدخال البيانات(لوحة المفاتيح و الماوس و ..) ووحدات لإخراج المعلومات(الشاشة و مكبرات الصوت و الطابعة..).
كما وتتصل مع الملفات وكل هذا من خلال مجاري للدخل و الخرج كما سنرى فيما بعد.

كيف يتم تمثيل الصور على الشاشة؟
إن الشاشة مكونة من عدد كبير من النقاط, كل نقطة تستطيع أن تملك لونا معينا, وتسمى كل نقطة بيكسل.
و تتكون الصورة نتيجة تجاور مجموعة من النقاط بألوان معينة.
لذا تلاحظ عند تكبير صورة ظهور ما يشبه المربعات فيها, فعندما نطلب من الحاسوب تكبير صورة, فإنه يقوم بتكبير كل نقطة من نقاطها(يجعل بجوار كل نقطة 3 نقاط مثلا ممائلة
لها لونيا واحدة للأعلى وواحدة لليمين الأعلى وواحدة لليمين على سبيل المثال وفي هذه الحالة تكبر الصورة 4 أضعاف).
عند تخزين صورة فإن الحاسوب يخزن معلومات عن لون كل نقطة من نقاطها و تخزن هذه المعلومات بطرائق معينة لتمثيل الألوان بأرقام و محارف..

أما بالنسبة للفيديو : فإنه ينشأ من تتالي الصور و بسرعة معينة.
ويكون الإختلاف بين كل صورتين متتاليتين بسيطاً.
مثلا:
الصورة الأولى تحوي خط طوله 5 سم, في الصورة الثانية يصبح طول الخط 6 سم و في الثالثة 7 سم و في الرابعة 8 سم و في الصورة ذات الترتيب 50 يصبح
طول الخط 54 سم مثلا,على فرض أن طول الخط كان يتزايد من اليمين, و بدايته تبقى على اليسار في مكانها, فعندها إذا قمنا بعرض الصور من 1 إلى 50 بسرعة
مثلا 25 أو 30 صورة في الثانية سيظهر الخط و كأنه يزداد طولا(يتحرك أحد طرفيه) .
جرب هذا على موبايلك: شغل تصوير الفيديو, أحضر ورقة و ضع الموبايل على بعد مناسب وثابت من الورقة و في مكان ثابت بالنسبة لها, ارسم على الورقة خط
طولة س سم, ثم اضغط على(تسجيل) ثم اضغط من فورك على(إيقاف مؤقت) ثم زد طول الخط و اضغط على(تسجيل)ثم(إيقاف مؤقت) وكرر العملية عدة مرات.
في النهاية شاهد الفيديو ستجد أن الخط يتحرك.

شكرا الك على الموضوع المفيد يا غالي
معلومات قيمة