مقدمة في أساسيات البرمجة والحاسب

أساسيات البرمجة

الحاسب الآلي هو جهاز إلكتروني ينفذ الأوامر والتعليمات لإدخال، معالجة، وتخزين البيانات.
الحاسب الآلي يعالج البيانات وينفذ العمليات الحسابية بناءً على تعليمات وبرمجيات ويتميز بالقدرة على تخزين البيانات وإجراء الحسابات المعقدة بسرعة ودقة.
يعتمد الحاسب الآلي على المكونات المادية (الأجهزة) والبرمجيات، التي تتفاعل معًا لتنفيذ المهام المختلفة.

مكونات الحاسب الآلي

الحاسب الآلي يتكون من مكونات أساسية تعمل معًا لتوفير الأداء المطلوب، والتي تنقسم إلى فئتين رئيسيتين.
المكونات المادية (Hardware) تشمل وحدة المعالجة المركزية (CPU)، الذاكرة (RAM)، القرص الصلب (Hard Drive)، والشاشة، ولوحة المفاتيح، والفأرة.
المكونات البرمجية (Software) هي مجموعة التعليمات والبرامج التي توجه الحاسب لأداء مهام محددة، مثل أنظمة التشغيل (Windows, macOS, Linux) والبرمجيات التطبيقية.

لغات البرمجة

لغات البرمجة هي وسيلة للتفاعل مع الحواسيب وكتابة التعليمات لتنفيذ مهام معينة.
لغة الآلة (Machine Code) هي اللغة التي يفهمها الحاسوب مباشرة، وتتمثل في سلسلة من التعليمات الثنائية (0 و 1) التي يتعامل معها المعالج.
لغة الآلة هي اللغة الوحيدة التي يمكن للمعالج تنفيذها مباشرة، وتستخدم الأرقام الثنائية فقط، وسريعة جدًا في التنفيذ ولكنها صعبة على البشر.
لغات المستوى الأدنى (Low-Level Languages) قريبة جدًا من لغة الآلة وتستخدم رموزًا تسهل العمل على المبرمجين.
لغات المستوى الأدنى قريبة من لغة الآلة وتحتاج إلى معرفة عميقة بكيفية عمل الأجهزة، وتستخدم في البرمجة منخفضة المستوى مثل كتابة أنظمة التشغيل.
لغات المستوى الأعلى (High-Level Languages) قريبة من اللغة البشرية وتستخدم عبارات إنجليزية لتسهيل كتابة الأكواد والتفاعل مع الأجهزة.
يتم ترجمة لغات المستوى الأعلى بواسطة المترجم (Compiler) أو المفسر (Interpreter) إلى لغة الآلة لتتمكن الأجهزة من فهمها وتنفيذها.
لغات المستوى الأعلى توفر مستوى عالٍ من التجريد، وتركز على حل المشكلات بدلاً من تفاصيل الأجهزة، وقابلة للنقل عبر منصات مختلفة، وأبطأ في التنفيذ بسبب الحاجة إلى الترجمة.

دورة حياة تطوير البرمجيات

دورة حياة تطوير البرمجيات (SDLC) هي مجموعة من المراحل والخطوات المنظمة لتطوير البرمجيات من البداية حتى التنفيذ والصيانة.
تهدف الدورة إلى ضمان أن البرنامج يلبي المتطلبات والجودة المطلوبة بفعالية وبأقل تكلفة.
نموذج الشلال (Waterfall Model) هو أحد نماذج دورة حياة تطوير البرمجيات التقليدية، ويعتمد على عملية خطية ومتتابعة حيث تمر كل مرحلة بترتيب ثابت.

مراحل نموذج الشلال

جمع المتطلبات: جمع جميع المتطلبات اللازمة من العميل أو المستخدم النهائي.
التحليل: بناء الهيكل العام للنظام بناءً على المتطلبات التي تم جمعها، وتحديد كيفية عمل النظام بالتفصيل.
التصميم التفصيلي: تحويل تصميم النظام إلى مكونات قابلة للتنفيذ.
البرمجة: كتابة الكود البرمجي الفعلي للمكونات طبقًا للتصميم التفصيلي.
الاختبار: اختبار البرمجيات للتأكد من أنها تعمل كما هو متوقع وتفي بجميع المتطلبات.
النشر والصيانة: نشر النظام لاستخدامه من قبل العميل أو المستخدم النهائي، ثم صيانته بشكل مستمر.