» «
שפת תכנות
מהן שפות תכנות?



שפת תכנות (Programming language) היא שפה המובנת למחשב. קוד שנכתב בשפת התכנות הוא בעצם תוכנה, או חלק מתוכנה. כלומר קוד כזה הוא סדרה של פקודות שגורמות למחשב לבצע פעולות שונות ומגוונות.

את התחומים הללו ששפות התכנות מסוגלות לגרום למחשב לבצע, אתם מכירים היטב ונתקלים בהם כל יום וכל היום. מניווט מנקודה לנקודה (כן, גם טלפון חכם הוא מחשב!), דרך כתיבה ושליחה של מייל לאדם אחר, הפעלה של משחק מחשב, ציור במחשב או השמעת מוסיקה וכדומה.

שפת תכנות היא הכלי שמאפשר לבני אדם, לרוב בעלי מקצוע הידועים כ"מתכנתים", לתקשר עם מחשבים ולתת להם הוראות.

השפה הזו מאפשרת את קיומו של תִּכְנוּת המחשבים, אחד המקצועות המרכזיים של עידן המחשב.

לכל שפת תכנות יש סדרה של עקרונות וכללים מוגדרים. יש לה תחביר - כלומר דרך שבה יש לנסח את הפקודות שנותן המתכנת למחשב. כך יכול המתכנת לכתוב את קוד המקור של תכנית המחשב ובסיומו, לאחר ניפוי ותיקון השגיאות, מבצעת התכנית את תפקידה.

בחירת שפת התכנות המתאימה על ידי המתכנתת תהיה על פי אופי הפרויקט, תכונות השפה והתאמתה למקום עבודה והתמחותו.

בשפות תכנות מודרניות יש שימוש רב באובייקטים. בין השאר זה אומר שקוד המקור, כלומר מה שהמתכנת כותב, משתמש לא פעם ברכיבים שנכתבו על ידי אחרים ושותפו על ידם לטובת הכלל. כך יוצא שכתיבה בשפת תכנות כזו מתבססת לא פעם על הרחבות חיצוניות, המכונות "ספריות".

כיום, בעידן האינטרנט, יש שפות תכנות שמתמחות בצד השרת (אותו מחשב משוכלל שנמצא ב"ענן" ומבצע פעולות שיישלחו בדרך כלל לדפדפן שלנו) ואחרות מתמחות בצד המשתמש, הקליינט, כלומר שפועלות על ובמחשב שלנו.

שפת התכנות Javacript למשל, היא שפה שמתמחה בצד המשתמש, קליינט סייד. פייתון (Python), בניגוד לה, היא שפה המשמשת בעיקר לצד השרת, סרוור סייד.

רק להמחשה של העניין - שתיהן מהשפות הכי פופולריות ומוצלחות. הראשונה היא אולי השפה הכי נפוצה בימינו והשניה Python, היא אולי השפה הכי קלה ללימוד של מתחילים ועדיין היא שפה מעולה לפיתוחי צד שרת ולתעשיית הסייבר. Python (קורס מלא ומתורגם לעברית בסרטון האחרון) היא גם השפה העיקרית של עולם הלמידה העמוקה (Deep Learning) - העתיד של הבינה המלאכותית, שהולך ומשנה את עולם האינטרנט כיום.


הכוח והיופי שבתכנות (מתורגם):

https://youtu.be/crw_U-UgvcY


על המצאת שפת התכנות:

https://youtu.be/Wchru8alhaE


מתכנת מסביר על שפות תוכנה שונות (עברית):

https://youtu.be/7Baq_Xw4azM


שפות התכנות הפופולריות ב-50 שנה האחרונות ועד היום:

https://youtu.be/Og847HVwRSI


ההיסטוריה של שפות התכנות:

https://youtu.be/mhpslN-OD_o?long=yes


וקורס מלא לשפת פייתון הפופולרית, קלה ומצליחה מאוד (מתורגם):

https://youtu.be/rfscVS0vtbw?long=yes
שפת מכונה
מהי שפת מכונה, השפה הבינארית שהמחשב מבין?



שפת מכונה (Machine language) איננה שפה שמישהי מתכנת בה. שפת מכונה היא שפת המחשבים, כלומר שפה שבה "מדבר", או יותר נכון רואה המחשב. זו שפה שפועלת על פי אפסים ואחדים, שני מצבים חשמליים שנמצאים בבסיסו של כל רכיב חשמלי ואלקטרוני.

מחשבים יודעים לחשב דברים במונחים של אפס ואחד. זה לא שהם יודעים אריתמטיקה או מתמטיקה. אבל הם כן פועלים על מצבים בהם יש מתח חשמלי ומצבים בהם אין. כי כל רכיב אלקטרוני יכול או לפעול או לא לפעול. כלומר להיות במצב פעולה, כלומר דולק, או במצב כבוי. זה On או Off.

כי שבבי המחשב הם בעצם מכונות זעירות מאוד, שבהן יש מיליארדים רבים של רכיבים זעירים, שיכולים להיות בכל רגע נתון במצב כבוי או דולק.

הקידוד הזה לפיו פועל המחשב הוא קידוד בינארי. לפיכך, שפת מכונה היא הקידוד הבינארי שבאמצעותו ניתן לתת הוראות פעולה למעבד המרכזי של המחשב, אותו מוח שלו, שמבצע את הפעולות שאנו רוצים.

אבל הקוד הבינארי הוא מורכב מאוד. בקידוד בינארי בלתי אפשרי לכתוב תוכנות מורכבות, כמו אלה שעושות בימינו דברים מטורפים כמו שעולם התוכנה יודע לייצר. לכן פיתחו את שפות התכנות העיליות, שפות High level המאפשרות כתיבה במילים ובתחביר אנושי, שמובן יותר לבני אדם וקל יחסית לזכירה.

אז כדי לתקשר עם המחשב, לתת לו פקודות ולהגיש לו דאטה, כלומר מידע לצורך חישובים או פעולות, הכול צריך להיות מתורגם לאפסים ואחדים. אבל את הפקודות כותבים בשפות תוכנה עיליות ותוכנה מיוחדת ממירה את הפקודות מהשפות הללו לקוד בינארי, של אפסים ואחדים.

את ההמרה משפת התוכנה המסוימת לשפת המכונה עושה תוכנת הקומפיילר (compiler), בעברית מהדר, הנכללת בשפות התוכנה השונות. תפקידו הכללי של הקומפיילר הוא להמיר קוד תוכנה משפה לשפה.

המרה כזו של קוד מחשב תהיה לרוב משפה עילית שהמתכנת כתב, לשפת מכונה שהמחשב מבין. המרה למה שנקרא Machine language, או לשפת ביניים, שפה שהיא באמצע, בין שפות עיליות וקלות יחסית לתכנות, לשפת המכונה המורכבת במיוחד לתכנות ושממנה בהמשך תתבצע הקומפליציה הסופית לשפת מכונה.


הנה שפת המכונה וכיצד אנו מתקשרים איתה דרך שפות תכנות עיליות:

https://youtu.be/GbBI7LSijnM


על האישה שפיתחה את שפת התכנות הראשונה, שפת Cobol:

https://youtu.be/Wchru8alhaE


וסוגי שפות המחשב השונים, משפת המכונה והשפות הבסיסיות שהמחשב מבין (Assembly language), אל השפות העיליות, המאפשרות למתכנתים בדרך לכתוב קוד:

https://youtu.be/aYjGXzktatA
שפת לוגו
מהי גרפיקת הצב של שפת התכנות לוגו?


שפת לוגו (LOGO) הייתה שפת תכנות שפיתח צוות בראשות סימור פפרט, במכון המדיה לאב, לצרכי הוראה לילדים. היא הייתה "שפת תכנות חינוכית".

הרעיון של פפרט היה ללמד ילדים לתכנת. טענתו החשובה הייתה שממש כמו שאנו מלמדים ילדים ומקנים להם יכולות שונות, מיומנויות, מערכות סימבוליות כמו שפה ועוד, חשוב ללמד אותם גם לתכנת. כי לתכנת זה לתכנן ואחרי התכנון אתה מלמד את המכונה לבצע את התכנית שלך.

הרעיון היפה של פפרט היה לשלב בשפת התכנות לוגו את גרפיקת הצב המיוחדת שפיתח בשבילה. משימות הלימוד אפשרו לילדים לתכנת את הפעולות של צב מדומה על המסך. תוך כדי פעולותיו של הצב, לפי הוראות התיכנות של התלמיד, הוא יוצר צורות גרפיות צבעוניות ומרהיבות עין.

מה שמיוחד כאן הוא שפפרט ואנשיו, מפתחי שפת לוגו וכולם מדעני מחשב מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) , הצליחו לאפשר לילדים ללמוד תכנות פרוצדורלי. אבל הם לומדים בלוגו גם על חשיבה, בזמן שהם מתכנתים. בעת שהתלמיד מלמד את הצב לייצר צורות ולבצע פעולות גרפיות מורכבות, הוא מפתח את החשיבה שלו ואת יכולת התכנון, יכולת לפרק פעולה מורכבת לשורת פעולות פשוטות שמרכיבות אותה, להציב מטרות ארוכות טווח ואפילו לדחות סיפוקים.

לכאורה, הוצע למתכנתים הצעירים בשפה הזו מעט מאד. סט הפקודות שנלמדו בה היה מאד בסיסי, כשהמתכנתים הצעירים יכולים להתחיל ממנו את הדרך. בהמשך הם יכולים להגדיר מסט הפקודות הבסיסיות הזה, פקודות נוספות בעצמם, על ידי הגדרה של הליכים, רוטינות מתקדמות יותר.

אגב, חלק מהיופי בשפת Logo הוא שהיא התבססה על שפת התכנות LISP, שפה שנועדה בעיקר ליישומים של בינה מלאכותית. בתור שכזו היא כללה לא מעט מאפיינים שבדרך כלל ניתן למצוא בעיקר בשפות תכנות מתקדמות יחסית.


הנה שפת התכנות הלימודית לוגו:

https://youtu.be/g6kmVHfMQvY


ילדי שנות השמונים "פוקדים" על הצב בתכנית בשפת לוגו:

https://youtu.be/dDc3Uhl0qXw


כך כותבים תכניות פשוטות בשפת לוגו (עברית):

https://youtu.be/uzvFNDO2lPA


והרצאה על אמנות שיוצרים עם קוד, שיטת יצירה שהמרצה התאהב בה בעזרת שפת לוגו בשנות ה-80:

https://youtu.be/6avJHaC3C2U?long=yes
הייפרקארד
מה תרמה תוכנת הייפרקארד לעולם?



כשיצא מחשב המקינטוש, בשנות ה-80, הוכנסה לחבילת התוכנה המצורפת לו בין השאר תוכנה חביבה אחת, חינמית ולא ידועה, שכמעט ושינתה את העולם. קראו לה "הייפרקארד" (Hypercard) והיא הייתה תוכנה לבניית תוכנות מידע, לומדות לחינוך והדרכה ובסיסי נתונים שימושיים. היא הייתה מהפכה בהרגלי התכנות ומה שמפתיע שכמעט ולא השתמשו בה ילדים, קהל היעד העיקרי בשנים אלה לשפות תכנות מסוגה. מי שעשו בה שימוש הם דווקא מבוגרים ואנשי מקצוע משלל מקצועות ותחומי עיסוק.

הייפרקארד הציעה סביבה נוחה לפיתוח תוכנה באמצעות אובייקטים. הדימוי היה של כרטיסים, קארדס, כשכל מסך הוא כרטיס. אם רצית לבנות מערכת מידע של תקופות היסטוריות, יכולת לקבוע רקע (BackGround) אחיד, בעוד שהכרטיסים השתנו בו - כל תקופה והכרטיס שלה. אם אובייקט מוקם ברקע, הוא הופיע אוטומטית ותפקד בכל הכרטיסים. אובייקטים שמוקמו בכרטיס מסוים - הופיעו ופעלו רק בו. כל תוכנה של הייפרקארד נקראה "Stack", חבילה או אוסף של כרטיסים. בחבילה כזו יכולים היו להיות כמה רקעים שרציתם ובכל רקע יכולים המפתחים להציב כמה כרטיסים שירצו.

זה היה חדשני ועובד. עשרות אלפי מורים ואנשי מידע יצרו בצורה קלה ומהירה תוכנות שעבדו טוב ומהר. במקום קומפילציה, הייפרקארד עשתה המרה של הקוד מ-HyperTalk, שפת התכנות שלה, לשפת מכונה. הייפרקארד הייתה שפת סקריפט שאפשרה לדברים לעבוד מיד. איטית מעט יותר - אבל עובדת היטב!

הייפרקארד נקלטה במהירות שלא תאומן בשוק החינוך האמריקאי. במערכת החינוך של ארצות הברית באותה תקופה היו אחוזים גבוהים של מחשבי מקינטוש - יותר מכל מערכת הפעלה אחרת. כך הפכה HyperCard לתוכנה שאלפי משתמשים רגילים יצרו בה מערכי לימוד ללא צורך בתכנות.

מפתח הייפרקארד היה ביל אטקינסון, איש חברת Apple וצלם. אבל "אפל" לא הבינה את הפוטנציאל של הייפרקארד והיא הפסיקה בשלב מסוים את הפצת ופיתוח התוכנה. זה עורר זעם רב של המשתמשים והמפתחים, אבל אפל עמדה בסירובה להמשיך ולתמוך במהפכה שהיא יזמה והתקדמה הלאה.

הייפרקרד אולי מתה אבל רוחה ממשיכה להתקיים עד היום. כשיצר טים ברנרס לי את האינטרנט הוא הושפע מאד מתוכנת הייפרקארד, מה שגרם לכך שרעיונות שונים בה עברו אל רשת האינטרנט שתכנן. כך גם עולם ה-CD ROM שהושפע ממנה מאד, עולם הוויקי שאחראי בין השאר לאנציקלופדיית הויקיפדיה, עולם הלומדות, כלומר התוכנות החינוכיות ועוד ועוד. מפתחים ויזמים אינספור סיפרו במהלך השנים שהייפרקרד היה אחד הכלים שהכי השפיעו על האופן שבו הם תפסו והתחברו לעולם המידע והמחשבים.

במקביל, ניסו חברות שונות לפתח סביבות שונות שימשיכו את הרעיונות של התוכנה שהקדימה באופן מסוים את זמנה. גם כיום מפעילה חברה סקוטית סביבת פיתוח מאד דומה ואיכותית, הנקראת Livecode. היא מאפשרת פיתוח מבוסס אובייקטים, בשפת תכנות הדומה לשפה האנושית ועם כלים אינטואיטיביים במיוחד. בין השאר היא מאפשרת ליצור תוכנות ואפליקציות לכל סביבות הפיתוח, בקוד אחד.


הנה תוכנת הייפרקארד:

https://youtu.be/tx_WCIAM4bA


Stack שפותח בהייפרקארד ומאפשר לשוטט בבית ולחפש אלמנטים:

https://youtu.be/f2ft1uovxaQ


אפילו את תוכנת ההקלטה של הייפרקרד כתבו בהייפרקרד:

https://youtu.be/nkBb-ZqyU18


ביל אטקינסון מסביר שהייפרקארד הייתה בעצם האמא של דפדפן האינטרנט:

https://youtu.be/roT9DhDPI9k


סרט תיעודי על הייפרקארד והמהפכה שעשתה:

https://youtu.be/BeMRoYDc2z8?long=yes


וסרט ארוך על תוכנת הייפרכארד:

https://youtu.be/v9o5Ld8hpug?long=yes

שפות תיכנות

בלז פסקל
כיצד תרמה מכונת החישוב של בלז פסקל להתפתחות המחשב?



הפילוסוף, הפיזיקאי והמתמטיקאי הצרפתי בלייז פסקל המציא למעשה את המחשב המכני הראשון בהיסטוריה. מכונת החישוב שבנה בשנת 1642 היא המחשב הראשון שידע לבצע פעולות חשבוניות כלשהן. במשך כ-15 שנים מחייו בנה בלייז פסקאל מכונות חישוב שונות, שהלכו והשתכללו. אולם "המחשב של פסקל", או "הפסקלין" כמו שקראו לו מאוחר יותר, נחשב אז לגימיק או אטרקציה בידורית. למעט הממציא, איש לא התייחס אליה ברצינות מספקת, אולי משום שלא היה לה שימוש של ממש ולשימוש מסחרי היא הייתה יקרה מדי.

מכונת החישוב של פסקאל, שנבנו ממנה כ-50 יחידות בלבד, ביצעה פעולות חשבוניות פשוטות כמו חיבור וחיסור. היא אפילו ידעה להעביר ספרות מושאלות - ספרות שיעברו לעשיריה הבאה, ממש כמו בתרגילים כתובים, מעמודה לעמודה.

במהלך השנים הבאות תשוכלל הפסקלין על ידי המתמטיקאי הגרמני גוטפריד לייבניץ, שיוסיף לה את האפשרות לפעולת הכפל.


כך פעלה מכונת החישוב של בלייז פסקאל:

http://youtu.be/3h71HAJWnVU


וקיצור חייו של בלז פסקאל:

http://youtu.be/wN_gGX96im8
CodeMonkey (משחק תכנות)
מהן סביבות לימוד התכנות לילדים?



יש כמה שיטות לימוד של תכנות לילדים, שמתרכזות ביסודות התכנות, החשיבה הלוגית והבנת העקרונות שבבסיס עולם התכנות. אחת המוצלחות שבהן היא של האתר קודמנקי (CodeMonkey) שבו משמש משחק חווייתי ואפשר לומר אפילו ממכר, כדי לגרום לתלמידים ללמוד תיכנות ולהתמיד בו לאורך זמן. זהו פיתוח ישראלי שמחייב מהלומד כתיבה של קוד אמיתי בשפת סקריפט (שתעבור לאחר מכן הידור, קומפילציה, לג'אווה סקריפט) שנקראת שם "CoffeeScript". בשפה זו צריכים הלומדים להקפיד על תחביר, חשיבה לוגית, הבנה של יסודות התכנות והדיוק שנדרש בתכנות המתקדם.

גם האתרים סקראץ' (Scratch) וטינקר (Tynker) מציעים סביבות תכנות לילדים והם אף קלים יותר. בהם מלמדים חשיבה תכנותית על ידי פיתוח משחקים. סביבות התכנות הללו מבוססות על אובייקטים תכנותיים, מעין חלקים של פאזל, או קוביות משחק שמהן הילד בונה את התכנית. בקוביות המשחק של התכנות בהן, יש גם משתנים, הוראות ונתונים. ה"שפות" הללו קלות ללמידה ומשום כך הן מתאימות גם לגיל הרך.

בקודמאנקי התכנות מכוון לקוף. הוא היורש של הצב המיתולוגי משפת התכנות החינוכית LOGO, שפה שפותחה ב-MIT ואפשרה לילדים לתכנת ולפתח את החשיבה בו זמנית. את הקוף בקודמאנקי צריכים הילדים להוביל אל הבננות. בדרך הוא יצטרך לעבור מכשולים רבים. יש למתכנתים סרגל וירטואלי שבו ניתן לחשב את הצעדים, ובאמצעות הוראות תנועה, כולל סיבובים בזוויות פשוטות, ניתן להובילו לנצחון.

ממש כמו בשפת הלוגו ההיסטורית, גם כאן נכתב הקוד באנגלית בסיסית, עם הוראות דוגמת turn to, step, right, left. ניתן לכתוב מהמקלדת או לבחור מילים מהמקרא שבתחתית המסך. כך התלמיד לומד לעבוד בסביבת פיתוח שמזכירה את הסביבות של המבוגרים ועדיין מקבל סיוע, שדומים לו יש למען האמת גם בסביבות פיתוח בעולם האמיתי.


האתר קוד מונקי המיועד לגיל בית ספר יסודי, מכיתה ג' ומעלה:

https://youtu.be/fXcPjdNKJdY


ומדריך ילד שמלמד:

https://youtu.be/PZFqt3KCRdk


הנה סביבת לימוד התכנות עם האובייקטים סקרץ' (Scratch) שמתאימה גם לגיל הרך:

https://youtu.be/CCaBCMADwls


וסביבת הלימוד Tynker המתחרה בה ושולטת גם בחומרה ובשפת Java Script:

https://youtu.be/XIC9tY-zkXE


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.