واژه نرم افزار در کامپیوتر به برنامه های کنترل کننده عملکرد سخت افزار اطلاق می شود. در واقع سخت افزار به تنهایی به جز مجموعه ای از ابزارها و قطعات خشک و بی جان نیست و خاصیتی ندارد. در واقع نرم افزار به سخت افزار جان داده و آن را به حرکت وامیدارد. به طور کل نرم افزار ها به صورت شکل زیر قابل تقسیم بندی هستند:
نرم افزار کامپیوتری
برنامه های کاربردی چند منظوره
برنامه های توسعه سیستم
برنامه های مدیریت سیستم
برنامه های کاربردی خاص
نرم افزار سیستمی
نرم افزارهای کاربردی
در ادامه به شرح هر کدام از انواع نرم افزارهای بیان شده در شکل فوق می پردازیم:
1- نرم افزارهای سیستمی
نرم افزارهای سیستمی نرم افزارهایی هستند که برای بهره برداری از سخت افزار, سایر نرم افزارها و مدیریت وپشتیبانی سیستمهای کامپیوتری و شبکه و همچنین توسعه و ایجاد نرم افزارهای دیگر مورد استفاده قرار می گیرند. این نرم افزارها خود به دو دسته مدیریت سیستم و توسعه سیستم تقسیم می شوند. نرم افزار مدیریت سیستم شامل سیستم عاملها، سیستمهای مدیریت پایگاه داده و سیستمهای مدیریت شبکه می شوند. نرم افزارهای توسعه سیستم شامل زبانهای برنامه نویسی، کامپایلرها، مترجم ها و CASE Tool ها می شوند.
1-1- نرم افزارهای مدیریت سیستم:
1-1-1- سیستم عامل
مهمترین بسته نرم افزاری سیستمی برای هر کامپیوتری سیستم عامل آن است. یک سیستم عامل عبارتست از یک سیستم یکپارچه از برنامه ها که عملیات CPU را مدیریت کرده، ورودی و خروجی های سیستم، منابع ذخیره سازی و فعالیتها را کنترل می کند و زمانی که برنامه ها توسط کاربران مورد استفاده قرار می گیرند پشتیبانی های مختلفی را از سیستم به عمل می آورد. هدف یک سیستم عامل حداکثر کردن کارایی سیستم است. یک سیستم عامل دخالت انسان را درجریان پردازش به حد اقل می رساند. سیستم عامل به شما اجازه کار با برنامه های کاربردی را داده و عملیاتی همچون دسترسی به شبکه، ورود داده، ذخیره سازی و بازیابی فایلها و نمایش و یا چاپ خروجی ها را ممکن می سازد. هر کس که تجربه کار با کامپیوتر را داشته باشد خواهد دانست بدون داشتن سیستم عامل استفاده از کامپیوتر توسط انسان غیر ممکن است. در واقع سیستم عامل واسط بین کاربر و سخت افزار و دیگر سیستمهای کامپیوتری است.
سیستم عامل ها چهار وظیفه اصلی را انجام می دهند:
< >رابط کاربر[1]: رابط کاربر قسمتی از سیستم عامل است که به شما امکان می دهد تا با آن ارتباط برقرار کنید و به این ترتیب شما قادر خواهید بود برنامه ها را اجرا کنید، به فایلهای مورد نیاز دسترسی پیدا کنید و کارهای مورد نظر خود را به انجام رسانید. سه نوع رابط کاربر عبارتند از رابط کاربر دستوری[2] رابط کاربر منویی[3] و رابط کاربر گرافیکی[4]. در گذشته کاربر تنها با دستورات نوشتاری با سیستم ارتباط برقرار می کرد ولیکن امروزه استفاده از سیستم عاملهایی شایع شده است که با اشکال مختلف و به صورت تصویری و گرافیکی کاربران را در استفاده از سیستم یاری می دهند. استفاده از ابزارهایی مانند ماوس در اینگونه موارد ضرورت پیدا می کند. مدیریت منابع[5]: سیستم عامل برای مدیریت منابع سخت افزاری و شبکه ای مانند CPU، حافظه، پردازنده های ارتباطی و ابزارهای ورودی/خروجی برنامه های مدیریت منابع را در اختیار می گیرند. برای مثال برنامه مدیریت حافظه تعیین می کند که فایلها و برنامه ها در چه مکانی از حافظه ذخیره شده اند.مدیریت فایل[6]: یک سیستم عامل شامل برنامه هایی برای مدیریت فایلها می شود که کنترل کننده ایجاد، حذف و دسترسی به فایلهای داده ها و برنامه ها است. همچنین مدیریت فایلها شامل رد یابی کردن فایلها بر روی دیسکها و حافظه می باشد. به این ترتیب که سیستم عامل اطلاعات مربوط به مکان و ویژگیهای فایلهای ذخیره شده بر روی حافظه های جانبی کامپیوتر را همواره نگه می دارد. مدیریت وظایف[7]: برنامه های مدیریت وظایف در یک سیستم عامل تحقق وظایف پردازشی مورد نظر کاربر را ممکن می سازند. برنامه مدیریت وظایف به هر وظیفه بخشی از زمان CPU را اختصاص می دهند. مدیریت وظایف همچنین ممکن است شامل قابلیت " چند وظیفه ای[8]" باشد. به این معنی که سیستم قادر است چند وظیفه را در یک زمان محقق سازد. در این حالت CPU قادر است در یک زمان چند وظیفه را مورد پردازش قرار دهد. کارایی "چند وظیفه ای" به قدرت CPU و قابلیت های سیستم عامل بستگی دارد. سیستم عامل های معروف
برای سالها MS-DOS[9] پر کاربر ترین سیستم عامل در کامپیوتر های میکرو بود. این سیستم عامل تک کاربره و تک وظیفه ای می باشد و واسط کاربری آن متنی است. در سال 1995 شرکت مایکرو سافت سیستم عامل Windows 95 را ارائه کرد که دارای واسط کاربری گرافیکی، چند رسانه ای، شبکه و بسیاری از توانمندی های دیگر می باشد. شرکت مایکرو سافت در سال 1998 نسخه Windows 98 و در سال 2000 نسخه های متفاوت Windows 2000 را ارائه کرد.
همچنین شرکت مایکروسافت در سال 1995 سیستم عامل Windows NT را ارائه کرد . این سیستم عامل یک سیستم عامل قدرتمند، چند وظیفه ای ، چند کاربره است که بر سرور[10] شبکه های خدمت دهنده/ خدمت گیرنده[11] و یا کامپیوترهایی با نیازهای پردازشی بسیار بالا نصب می شود. شرکت مایکروسافت با ترکیب Windows 98 و Windows NT در سال 2000 سیستم عامل Windows 2000 را معرفی کرد.
Windows 2000 چهار نسخه دارد که عبارتند از:
< >Professional : یک سیستم عامل کامل برای کامپیوترهای PC و Laptop استServer: یک سیستم عامل چند منظوره برای سرور های شبکه ای و سرورهای وب در شبکه های کوچک است. Advanced Server: یک سیستم عامل شبکه ای برای مدیریت شبکه ها و وب سایتهای بزرگ است. Datacenter Server: یک سیستم عامل شبکه ای با عملکرد بسیار بالا برای برنامه های کاربردی بسیار حجیم با نیازهای پردازشی بسیار بالا ست. همچنین UNIX یک سیستم عامل چند کاربره و چند وظیفه ای و مدیریت شبکه ای است که امکان نصب آن بر روی کامپیوترهای Mainframe ، Midrange و Microcomputer وجود دارد. UNIX یک انتخاب خوب برای وب و سرور های شبکه ای است.
LINUX یک سیستم عامل کم هزینه، قدرتمند، و شبیه به UNIX است که به سرعت به عنوان یک سیستم عامل با عملکرد بالا برای سرور های شبکه و وب در شبکه های بزرگ و کوچک سهم بزرگی از بازار را در اختیار گرفت. این سیستم عامل به عنوان یک سیستم عامل Open Source از سال 1990 بر روی شبکه اینترنت قرار گرفت و توسط ملیونها برنامه نویس در سراسر جهان توسعه پیدا کرد و این روال همچنان ادامه دارد.
1-1-2- برنامه های مدیریت شبکه[12]
سیستم های اطلاعاتی به شدت به اینترنت، اینترانت، اکسترانت، LAN ها، WAN ها و دیگر شبکه های ارتباطی وابسته اند تا محیط کاری کاربران، سرورهای شبکه و سیستمهای کامپیوتری دیگر را به یکدیگر متصل کنند. چنین برنامه هایی توسط سرور های شبکه و یا دیگر کامپیوترهای موجود در آن مورد استفاده قرار می گیرند تا عملکرد شبکه را مدیریت کنند. برنامه های مدیریت شبکه وظایفی همچون چک کردن کامپیوترهای خدمت گیرنده و دیگر ترمینالها به طور خودکار در مورد فعالیتهای ورودی/خروجی آنها، تخصیص ، تعیین و اصلاح الویت استفاده از داده ها بین کامپیوترهای مختلف، و اصلاح اشتباهات پیش آمده در شبکه و دیگر مشکلات شبکه ها را بر عهده دارند. بعضی از ابزارهای این گونه از برنامه ها، به عنوان میان افزارها[13] این امکان را فراهم می آورند که شبکه های مختلف قادر باشند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
1-1-3- سیستمهای مدیریت پایگاه داده:
سیستمهای مدیریت پایگاه داده به سازمانها کمک می کنند از مجموعه ای از رکوردهای داده ای و فایلهای تحت عنوان پایگاه داده استفاده کنند. در بخش مربوط به پایگاه داده به تفصیل در مورد این سیستمها بحث خواهیم کرد.
1-2- نرم افزار های توسعه سیستم
1-2-1- زبان های برنامه نویسی
یک زبان برنامه نویسی ابزاری است که به برنامه نویس اجازه می دهد تا دستورالعملهایی را ایجاد کند که یک برنامه کامپیوتری را شکل می دهند. نسلهای مختلفی از زبانهای برنامه نویسی ایجاد شده اند که هر کدام دارای ویژگیهای خاص خود می باشند.
انواع زبانهای برنامه نویسی
< >زبان ماشین[14]( زبانهای نسل اول): اولین سطح از زبانهای برنامه نویسی است. در مراحل اولیه توسعه کامپوترها تمامی دستورالعملهای برنامه از طریق کدهای صفر و یک ایجاد می شدند. این کدها برای هر ماشین به صورت یکتا هستند. به این معنی که هر ماشین فقط کدهای مربوط به خود را می شناسد و کدهای مربوط به یک ماشین برای ماشینهای دیگر شناخته شده نیست. برنامه نویسی به این زبان بسیار مشکل است و برنامه نویس لازم است اطلاعات دقیقی در مورد نحوه عملکرد نوع خاص CPU مورد نظر خود داشته باشد. مثالی از یک برنامه به زبان ماشین در زیر آمده است که دو مقدار را باهم جمع کرده و در مقدار سوم ذخیره می کند.