Program komputer

Program komputer atau sering kali disingkat sebagai program adalah serangkaian instruksi yang ditulis untuk melakukan suatu fungsi spesifik pada komputer. Komputer pada dasarnya membutuhkan keberadaan program agar bisa menjalankan fungsinya sebagai komputer, biasanya hal ini dilakukan dengan cara mengeksekusi serangkaian instruksi program tersebut pada prosesor. Sebuah program biasanya memiliki suatu bentuk model pengeksekusian tertentu agar dapat secara langsung dieksekusi oleh komputer. Program yang sama dalam format kode yang dapat dibaca oleh manusia disebut sebagai kode sumber, bentuk program yang memungkinkan programmer menganalisis serta melakukan penelaahan algoritme yang digunakan pada program tersebut. Kode sumber tersebut pada akhirnya dikompilasi oleh utilitas bahasa pemrograman tertentu sehingga membentuk sebuah program. bentuk alternatif lain model pengeksekusian sebuah program adalah dengan menggunakan bantuan interpreter, kode sumber tersebut langsung dijalankan oleh utilitas interpreter suatu bahasa pemrograman yang digunakan.
Beberapa program komputer dapat dijalankan pada sebuah komputer pada saat bersamaan, kemampuan komputer untuk menjalankan beberapa program pada saat bersamaan disebut sebagai multitasking. Program komputer dapat dikategorikan menurut fungsinya; perangkat lunak sistem atau perangkat lunak aplikasi.

Pemrograman komputer

Pemrograman komputer merupakan suatu proses iteratif penulisan dan penyuntingan kode sumber sehingga membentuk sebuah program. Penyuntingan kode sumber meliputi proses pengetesan, analisis, pembetulan kesalahan, pengoptimasian algoritme, normalisasi kode, dan kadang-kadang pengkoordinasian antara satu programmer dengan programmer lainnya jika sebuah program dikerjakan oleh beberapa orang dalam sebuah tim. Seorang praktisi yang memiliki keahlian untuk melakukan penulisan kode dalam bahasa pemrograman disebut sebagai programmer komputer atau programmer, pengembang perangkat lunak, atau koder. Istilah rekayasa perangkat lunak (bahasa Inggris: Software engineering) seringkali digunakan karena proses penulisan program tersebut dipandang sebagai suatu disiplin ilmu perekayasaan.

Paradigma

Program komputer dapat dikategorikan menurut paradigma bahasa pemrograman yang digunakannya. Dua paradigma utama yang umum digunakan adalah imperatif dan deklaratif.
Program yang ditulis dalam bahasa pemrograman imperatif biasanya memiliki algoritme yang ditulis dalam serangkaian klausal pendeklarasian, ekspresi aritmatis, dan sejumlah perintah. Pendeklarasian meliputi pendeklarasian variabel serta tipe data atas variabel tersebut, contoh:  var x: integer;  Penggunaan ekpresi operasi aritmatis yang menghasilkan nilai, contoh:  2 + 2  menghasilkan nilai 4. Dan perintah yang melingkupi pendelegasian nilai atas hasil dari operasi aritmatis tersebut ke dalam sebuah variabel, contoh:  x:= 2 + 2; if x = 4 then lakukan_sesuatu();  Salah satu bentuk kritik atas implementasi imperatif ini adalah efek samping yang timbul atas pendelegasian perintah terhadap variabel yang berada di luar cakupan dari fungsi tersebut atau lebih dikenal sebagai non-local variable.
Program yang ditulis dengan bahasa deklaratif meliputi sejumlah properti yang harus dipenuhi untuk mendapatkan suatu bentuk hasil tertentu. Properti tersebut tidak mencerminkan suatu gambaran atas proses kerja suatu program namun merupakan suatu bentuk deklarasi relasional matematis atas sejumlah objek melaui properti-propertinya. Dua bagian utama atas pemrograman deklaratif adalah bahasa pemrograman fungsional dan bahasa pemrograman logikal. Prinsip dasar dibalik bahasa pemrograman fungsional (Haskell) adalah mencegah timbulnya efek samping seperti yang terdapat pada model pemrograman imperatif sehingga membuatnya lebih mudah untuk digunakan membuat program yang melakukan sejumlah operasi matematis. Sementara itu, prinsip dari sebuah bahasa pemrograman logikal (Prolog) adalah mendefinisikan permasalahan yang hendak diselesaikan, tujuan yang hendak dicapai, dan membiarkan sistem melakukan analisis atas detail solusi terhadap permasalahan tersebut. Tujuan utama atas sebuah program didefinisikan dengan cara membuat sejumlah tujuan-tujuan yang lebih kecil, kemudian pada tiap-tiap tujuan tersebut secara lebih lanjut didefinisikan tujuan-tujuan lain yang lebih kecil lagi, dan begitu seterusnya. Jika suatu arahan tujuan yang didefinisikan gagal digunakan untuk menemukan solusi atas suatu permasalahan, maka arahan tujuan anakan yang lebih kecil akan di telusuri ulang, dan arahan lainnya akan diujicobakan.
Bentuk dari cara sebuah program dibuat bisa berupa tekstual ataupun visual. Dalam pemrograman visual, elemen-elemen program biasanya dimanipulasi secara grafis, sementara bila dibuat secara tekstual artinya sebuah program ditulis secara manual.

Kompilasi atau interpretasi

Program komputer dalam bentuk yang dapat dibaca oleh manusia biasanya disebuat sebagai kode sumber. Kode sumber dapat dikonversikan menjadi bentuk berkas yang dapat dieksekusi secara langsung oleh komputer. Proses pengkonversian ini disebut sebagai proses kompilasi dan biasanya dilakukan sebuah program utilitas dari bahasa pemrograman yang digunakan yang disebut sebagai kompiler. Pada beberapa bahasa pemrograman tertentu, kode sumber dapat langsung dieksekusi sebagai sebuah program dengan menggunakan bantuan utilitas yang disebut sebagai interpreter.
Baik melalui proses kompilasi ataupun interpretatif, eksekusi program dapat dilakukan dalam sebuah proses batch tanpa membutuhkan interaksi dengan manusia, namun program interpretatif memungkinkan pengguna untuk menulis perintah dalam suatu sesi interaktif. Pada kasus ini sebuah program dieksekusi sebagai sebuah perintah, yang kemudian dieksekusi baik secara serial ataupun paralel. Bahasa pemrograman yang menyediakan fitur interaktif seperti ini dinamakan sebagai bahasa skrip.
Kompiler digunakan untuk menerjemahkan kode sumber dari suatu bahasa pemrograman menjadi kode objek ataupun kode mesin. Kode objek biasanya membutuhkan proses lebih lanjut sehingga dapat menjadi kode mesin, dan kode mesin merupakan instruksi-instruksi yang dikenali dan dapat secara langsung dieksekusi oleh prosesor. Program komputer yang telah terkompilasi biasanya disebut sebagai berkas eksekutabel, ataupun berkas biner; yang merujuk pada bentuk sistem biner yang digunakan untuk menyimpan kode mesin tersebut.
Program komputer yang diinterpretasikan -baik secara batch ataupun dalam modus interaktif- biasanya akan diterjemahkan terlebih dulu ke dalam sejumlah token baru kemudian dieksekusi, atau bisa juga token-token tersebut dioptimasi lebih lanjut sehingga menjadi sejumlah instruksi yang memiliki tingkat efisiensi yang lebih baik dan disimpan sebagai berkas P-Code terpisah untuk dieksekusi kemudian oleh interpreter. BASIC, Perl, dan Python merupakan beberapa contoh dari bahasa pemrograman yang menyediakan fasilitas penerjemahaan langsung. Alternatif lainnya, program komputer yang ditulis dalam bahasa pemrograman Java merupakan hasil kompilasi kode sumber ke dalam bytcode yang kemudian dieksekusi oleh interpreter yang disebut sebagai mesin virtual java.
Kerugian utama pemanfaatan interpreter adalah unjuk kerja program biasanya lebih lambat dibandingkan dengan program yang dikompilasi terlebih dulu. Namun keuntungannya proses pengembangan perangkat lunak biasanya bisa dilakukan lebih cepat karena proses pengetesan atas berjalannya program dapat dilakukan dalam waktu yang relatif singkat. Tanpa memerlukan tahapan-tahapan kompilasi sebelumnya. Kerugian lainnya adalah, untuk dapat menjalankan program tersebut, utilitas interpreter harus disertakan dalam setiap pendistribusian, berbeda halnya dengan program terkompilasi yang dapat didistribusikan tanpa menyertakan kompiler bahasa yang digunakan karena sifatnya yang sudah dalam bentuk kode mesin.
Umumnya saat ini bahasa-bahasa pemrograman interpretatif telah dilengkapi pula dengan kompiler JIT (Just in Time) yang akan menganalisis serta menerjemahkan instruksi-instruksi yang paling sering digunakan ke dalam bahasa mesin pada saat program dijalankan sehingga tingkat unjuk kerjanya dapat ditingkatkan mengimbangi unjuk kerja program yang terkompilasi.

Eksekusi dan penyimpanan

Sebuah program komputer biasanya akan disimpan terlebih dahulu dalam memori utama (RAM) komputer sebelum dijalankan yang biasanya dilakukan oleh sistem operasi. Prosesor kemudian akan mengeksekusi program tersebut, instruksi demi instruksi sampai program tersebut diterminasi. Sebuah program yang tengah dieksekusi oleh prosesor dinamakan sebagai proses. Terminasi ataupun penghentian eksekusi sebuah program biasanya terjadi baik karena permintaan dari pengguna, interupsi pengguna, kesalahan atas program itu sendiri, ataupun kesalahan atas perangkat keras yang digunakan.

Program terpancang

Beberapa program komputer tertentu dipancangkan langsung pada perangkat kerasnya sebagai program yang dipanggil untuk kebutuhan identifikasi serta inisialisasi atas berbagai aspek untuk memastikan perangkat keras tersebut berfungsi. Saat proses inisialisasi tersebut, program terpancang tersebut akan dipanggil oleh sistem operasi, program terpancang tersebut kemudian akan menjembatani penggunaan perangkat keras tersebut sehingga sistem operasi dapat menggunakannya dengan baik.

Pemrograman manual

Program komputer awalnya diinput secara manual ke prosesor utama dengan memanfaatkan sejumlah pengalih sebagai representasi atas instruksi yang atas status konfigurasi on/off. Setelah menetapkan konfigurasi tersebut, tombol eksekusi akan ditekan. Proses ini kemudian dilakukan secara iteratif. Program komputer dalam sejarahnya pernah juga ditulis melalui paper tape' atau punched cards. Setelah dimasukkan dan alamat awal eksekusi telah dimasukkan, tombol eksekusi akan ditekan.

Pembuatan program otomatis

Pemrograman generatif merupakan sebuah tipikial dari pemrograman komputer yang akan membuat kode sumber melalui kelas-kelas generik, prototipe, aspek, templat, dan pembuat kode (code generator) untuk meningkatkan produktivitas programmer. Kode sumber yang dibuat oleh utilitas pemrograman tersebut misalnya pemroses templat pada sebuah IDE. Bentuk yang paling sederhana adalah pemroses makro yang terdapat pada bahasa pemrograman C.

Eksekusi simultan

Umumnya sistem operasi yang ada saat ini sudah mendukung pemanfaatan multitasking yang memungkinkan beberapa program komputer dijalankan pada saat yang bersamaan di sebuah komputer. Untuk dapat menjalankan beberapa program tersebut pada saat yang bersamaan, sistem operasi memanfaatkan mekanisme penjadualan proses yang merupakan suatu mekanisme yang akan mengatur pengalihan prosesor dalam melakukan pemrosesan sehingga beberapa program komputer tersebut dapat berinteraksi dengan pengguna saat dijalankan. Di sisi perangkat keras yang digunakan, prosesor modern saat ini umumnya telah mendukung beberapa core prosesor yang dipancangkan sebagai sebuah prosesor yang memungkinkannya menjalankan beberapa program sekaligus.
Sebuah program komputer dapat melakukan kalkulasi secara simultan pada beberapa jenis operasi di saat yang bersamaan dengan memanfaatkan thread atau sebagai proses terpisah. Umumnya prosesor yang ada saat ini sudah mendukung arsitektur multithreading yang teroptimasi untuk menjalankan beberapa thread secara efisien.