Phần mềm

Phần mềm máy tính, hay đơn giản là phần mềm, cũng được người Việt hải ngoại gọi là nhu liệu là tập hợp dữ liệu hoặc hướng dẫn máy tính cho máy tính biết cách làm việc. Điều này trái ngược với phần cứng vật lý, từ đó hệ thống được xây dựng và thực sự thực hiện công việc. Trong khoa học máy tính và kỹ thuật phần mềm, phần mềm máy tính là tất cả thông tin được xử lý bởi hệ thống máy tính, chương trình và dữ liệu. Phần mềm máy tính bao gồm các chương trình máy tính, thư viện và dữ liệu không thể thực thi liên quan, chẳng hạn như tài liệu trực tuyến hoặc phương tiện kỹ thuật số. Phần cứng và phần mềm máy tính yêu cầu lẫn nhau và không thể tự sử dụng một cách thực tế.
Ở cấp độ lập trình thấp nhất, mã thực thi bao gồm các hướng dẫn ngôn ngữ máy được hỗ trợ bởi một bộ xử lý riêng lẻ. Bộ xử lý trung tâm (CPU) hoặc đơn vị xử lý đồ họa (GPU) được hỗ trợ. Một ngôn ngữ máy bao gồm các nhóm giá trị nhị phân biểu thị các hướng dẫn của bộ xử lý thay đổi trạng thái của máy tính từ trạng thái trước đó. Ví dụ: một lệnh có thể thay đổi giá trị được lưu trữ ở một vị trí lưu trữ cụ thể trong máy tính, một hiệu ứng không thể quan sát trực tiếp với người dùng. Một lệnh cũng có thể gọi một trong nhiều thao tác nhập hoặc xuất, ví dụ hiển thị một số văn bản trên màn hình máy tính; gây ra những thay đổi trạng thái được hiển thị cho người dùng. Bộ xử lý thực hiện các lệnh theo thứ tự chúng được cung cấp, trừ khi nó được hướng dẫn "nhảy" sang một lệnh khác hoặc bị hệ điều hành làm gián đoạn. Tính đến  năm 2015, hầu hết [[Máy tính cá nhân|các máy tính cá nhân]], thiết bị điện thoại thông minh và máy chủ đều có bộ xử lý với nhiều đơn vị thực thi hoặc nhiều bộ xử lý thực hiện tính toán cùng nhau và điện toán đã trở thành một hoạt động đồng thời hơn nhiều so với trước đây.
Phần lớn phần mềm được viết bằng các ngôn ngữ lập trình cấp cao. Chúng dễ dàng và hiệu quả hơn cho các lập trình viên vì chúng gần với ngôn ngữ tự nhiên hơn ngôn ngữ máy. Các ngôn ngữ cấp cao được dịch sang ngôn ngữ máy bằng trình biên dịch hoặc trình thông dịch hoặc kết hợp cả hai. Phần mềm cũng có thể được viết bằng một hợp ngữ mức thấp, trong đó có các lệnh mạnh để hướng dẫn ngôn ngữ máy của máy tính và được dịch sang ngôn ngữ máy bằng cách lắp ráp.

Công cụ lập trình

Các công cụ lập trình cũng là phần mềm dưới dạng chương trình hoặc ứng dụng mà các nhà phát triển phần mềm (còn được gọi là lập trình viên, lập trình viên, tin tặc hoặc kỹ sư phần mềm) sử dụng để tạo, gỡ lỗi, bảo trì (tức là cải thiện hoặc sửa chữa) hoặc nói cách khác là hỗ trợ phần mềm.
Phần mềm được viết bằng một hoặc nhiều ngôn ngữ lập trình; có nhiều ngôn ngữ lập trình tồn tại và mỗi ngôn ngữ có ít nhất một triển khai, mỗi ngôn ngữ bao gồm một bộ công cụ lập trình riêng. Các công cụ này có thể là các chương trình tương đối khép kín như trình biên dịch, trình gỡ lỗi, trình thông dịch, trình liên kết và trình soạn thảo văn bản, có thể được kết hợp với nhau để hoàn thành một nhiệm vụ; hoặc chúng có thể tạo thành một môi trường phát triển tích hợp (IDE), kết hợp nhiều hoặc tất cả các chức năng của các công cụ độc lập đó. IDE có thể làm điều này bằng cách gọi các công cụ riêng lẻ có liên quan hoặc bằng cách thực hiện lại chức năng của chúng theo một cách mới. Một IDE có thể giúp thực hiện các tác vụ cụ thể dễ dàng hơn, chẳng hạn như tìm kiếm trong các tệp trong một dự án cụ thể. Nhiều triển khai ngôn ngữ lập trình cung cấp tùy chọn sử dụng cả hai công cụ riêng lẻ hoặc IDE.

Thực hiện - chạy - thực thi

Phần mềm máy tính phải được "tải" vào bộ lưu trữ của máy tính (như ổ cứng hoặc bộ nhớ). Khi phần mềm đã được tải, máy tính có thể thực thi phần mềm. Điều này liên quan đến việc chuyển các hướng dẫn từ phần mềm ứng dụng, thông qua phần mềm hệ thống, đến phần cứng cuối cùng nhận được lệnh dưới dạng mã máy. Mỗi lệnh làm cho máy tính thực hiện thao tác dữ liệu di chuyển, thực hiện tính toán hoặc thay đổi luồng điều khiển của lệnh.
Di chuyển dữ liệu thường từ nơi này trong bộ nhớ sang nơi khác. Đôi khi nó liên quan đến việc di chuyển dữ liệu giữa bộ nhớ và các thanh ghi cho phép truy cập dữ liệu tốc độ cao trong CPU. Di chuyển dữ liệu, đặc biệt là số lượng lớn của nó, có thể tốn kém. Vì vậy, điều này đôi khi được tránh bằng cách sử dụng "con trỏ" để dữ liệu thay thế. Tính toán bao gồm các hoạt động đơn giản như tăng giá trị của một yếu tố dữ liệu biến. Các tính toán phức tạp hơn có thể liên quan đến nhiều hoạt động và các yếu tố dữ liệu cùng nhau.

Bằng sáng chế

Bằng sáng chế phần mềm, giống như các loại bằng sáng chế khác, về mặt lý thuyết được cho là cung cấp cho nhà phát minh một giấy phép độc quyền, có giới hạn thời gian cho một ý tưởng chi tiết (ví dụ: thuật toán) về cách triển khai một phần mềm hoặc một thành phần của một phần mềm. Các ý tưởng cho những điều hữu ích mà phần mềm có thể làm và các yêu cầu của người dùng, không được coi là có thể được cấp bằng sáng chế và việc triển khai cụ thể (nghĩa là các gói phần mềm thực tế thực hiện bằng sáng chế) thường không được cấp bằng sáng chế. tự động. Vì vậy, bằng sáng chế phần mềm được cho là bao gồm khu vực giữa, giữa các yêu cầu và thực hiện cụ thể. Ở một số quốc gia, yêu cầu phát minh được tuyên bố là có ảnh hưởng đến thế giới vật lý cũng có thể là một phần trong các yêu cầu đối với bằng sáng chế phần mềm phải có hiệu lực, mặc dù tất cả các phần mềm hữu ích đều có tác dụng đối với thế giới vật lý, yêu cầu này có thể là mở để tranh luận. Trong khi đó, luật bản quyền của Mỹ đã được áp dụng cho các khía cạnh khác nhau của việc viết mã phần mềm.
Bằng sáng chế phần mềm đang gây tranh cãi trong ngành công nghiệp phần mềm với nhiều người giữ quan điểm khác nhau về chúng. Một trong những nguồn gây tranh cãi là sự phân chia nói trên giữa các ý tưởng ban đầu và bằng sáng chế dường như không được tôn vinh trong thực tế bởi các luật sư sáng chế, ví dụ như bằng sáng chế cho Lập trình hướng đối tượng (AOP), có ý định đòi quyền đối với bất kỳ công cụ lập trình nào thực hiện ý tưởng về AOP, dù thực hiện thế nào. Một nguồn tranh cãi khác là ảnh hưởng đến sự đổi mới, với nhiều chuyên gia và công ty nổi tiếng cho rằng phần mềm là một lĩnh vực chuyển động nhanh đến mức các bằng sáng chế phần mềm chỉ tạo ra chi phí và rủi ro kiện tụng lớn, và thực sự làm chậm sự đổi mới. Trong trường hợp tranh luận về bằng sáng chế phần mềm bên ngoài Hoa Kỳ, người ta đã đưa ra lập luận rằng các tập đoàn lớn và luật sư sáng chế của Mỹ có thể là người hưởng lợi chính trong việc cho phép hoặc tiếp tục cho phép bằng sáng chế phần mềm.

Thiết kế và thực hiện

Thiết kế và triển khai phần mềm khác nhau tùy thuộc vào độ phức tạp của phần mềm. Chẳng hạn, việc thiết kế và tạo Microsoft Word mất nhiều thời gian hơn so với thiết kế và phát triển Microsoft Notepad vì phần mềm sau có chức năng cơ bản hơn nhiều.
Phần mềm thường được thiết kế và tạo (còn được mã hóa / viết / lập trình) trong các môi trường phát triển tích hợp (IDE) như Eclipse, IntelliJ và Microsoft Visual Studio có thể đơn giản hóa quy trình và biên dịch phần mềm (nếu có). Như đã lưu ý trong một phần khác, phần mềm thường được tạo trên đầu phần mềm hiện có và giao diện lập trình ứng dụng (API) mà phần mềm bên dưới cung cấp như GTK +, JavaBeans hoặc Swing. Thư viện (API) có thể được phân loại theo mục đích của họ. Chẳng hạn, Spring Framework được sử dụng để triển khai các ứng dụng doanh nghiệp, thư viện Windows Forms được sử dụng để thiết kế các ứng dụng giao diện người dùng đồ họa (GUI) như Microsoft Word và Windows Communication Foundation được sử dụng để thiết kế các dịch vụ web. Khi một chương trình được thiết kế, nó phụ thuộc vào API. Chẳng hạn, một ứng dụng Microsoft Windows dành cho máy tính để bàn có thể gọi các hàm API trong . Thư viện NET Forms Forms như Form1.Close() và Form1.Show() để đóng hoặc mở ứng dụng. Không có các API này, lập trình viên sẽ cần phải tự viết các chức năng này. Các công ty như Oracle và Microsoft cung cấp API riêng của họ để nhiều ứng dụng được viết bằng thư viện phần mềm của họ thường có nhiều API trong đó.
Các cấu trúc dữ liệu như bảng băm, mảng và cây nhị phân và các thuật toán như quicksort, có thể hữu ích cho việc tạo phần mềm.
Phần mềm máy tính có các đặc tính kinh tế đặc biệt làm cho thiết kế, sáng tạo và phân phối của nó khác với hầu hết các hàng hóa kinh tế khác.   
Một người tạo ra phần mềm được gọi là lập trình viên, kỹ sư phần mềm hoặc nhà phát triển phần mềm, các thuật ngữ mà tất cả đều có ý nghĩa tương tự nhau. Nhiều thuật ngữ không chính thức cho lập trình viên cũng tồn tại như "coder" và "hacker"  –  mặc dù việc sử dụng từ hacker có thể gây nhầm lẫn, bởi vì nó thường được sử dụng để chỉ người nào đó xâm nhập trái phép vào hệ thống máy tính.

Công nghiệp và tổ chức

Một loạt lớn các công ty phần mềm và lập trình viên trên thế giới bao gồm một ngành công nghiệp phần mềm. Phần mềm có thể là một ngành có lợi nhuận cao: Bill Gates, người đồng sáng lập Microsoft là người giàu nhất thế giới năm 2009, phần lớn là do ông sở hữu một số lượng cổ phần đáng kể trong Microsoft, công ty chịu trách nhiệm về Microsoft Windows và Microsoft Office sản phẩm phần mềm - cả hai nhà lãnh đạo thị trường trong các loại sản phẩm tương ứng của họ.
Các tổ chức phần mềm phi lợi nhuận bao gồm Quỹ phần mềm miễn phí, Dự án GNU và Quỹ Mozilla. Các tổ chức tiêu chuẩn phần mềm như W3C, IETF phát triển các tiêu chuẩn phần mềm được đề xuất như XML, HTTP và HTML, để phần mềm có thể tương tác thông qua các tiêu chuẩn này.
Các công ty phần mềm nổi tiếng khác bao gồm Google, IBM, TCS, Infosys, Wipro, HCL Technologies, Oracle, Novell, SAP, Symantec, Adobe Systems, Sidetrade và Corel, trong khi các công ty nhỏ thường cung cấp sự đổi mới.