軟體

**軟體**（英語：**software**）是一系列按照特定順序組織的電腦資料和指令，是電腦中的非有形部分。電腦中的有形部分稱為硬體，由電腦的外殼及各零件及電路所組成。電腦軟體需有硬體才能運作，反之亦然，軟體和硬體都無法在不互相配合的情形下進行實際的運作。

一般來說，電腦軟體劃分為程式語言、系統軟體、應用軟體和介於這兩者之間的中介軟體。其中系統軟體為電腦使用提供最基本的功能，但是並不針對某一特定應用領域。而應用軟體則恰好相反，不同的應用軟體根據使用者和所服務的領域提供不同的功能。

軟體套件括所有在電腦執行的程式，和其架構無關，例如執行檔、函式庫及手稿語言都屬於軟體。軟體不分架構，有其共通的特性，在執行後可以讓硬體執行依設計時要求的機能。軟體儲存在記憶體中，軟體不是可以碰觸到的實體，可以碰觸到的都只是儲存軟體的零件（記憶體）或是媒介（光碟或磁片等）。

軟體並不一定只包括可以在電腦上執行的電腦程式，有些定義中，與電腦程式相關的文件，一般也被認為是軟體的一部分。簡單的說軟體就是程式加文件的集合體。軟體被應用於世界的各個領域，對人們的生活和工作都產生了深遠的影響。

## 程式語言

以最低階的角度來看，執行檔中包括了針對特定微處理器（一般會是 CPU）的機器碼，機器碼包括了一連串二進位的數值，使處理器從目前的狀態變換到下一個狀態。例如指令可能會修改電腦內一特定位置中的數值，其效果是使用者無法直接觀測到的，指令也可能讓螢幕上顯示特定資料，這種狀態變換是使用者可以看到的。處理器會依照順序處理收到的指令，不過處理器的處理也可能受到中斷，或是因為流程控制指令而改變其要處理的指令。

機器碼是許多二進位的數值，不方便工程師閱讀及開發程式，因此有組合語言，將機器碼轉換為人可以看懂的助憶碼。不過現在多半的軟體是用高階語言撰寫，比較類似自然語言，對人類而言比機器碼或組合語言要簡單，方便人類使用。高階語言一般會用直譯或編譯的方式，將軟體的原始碼轉換為機器碼。

原始碼是指以程式語言所撰寫的一系列人類可閱讀的電腦指令，以實作出軟體的行為和功能。

## 軟體分類

軟體的分類方式有很多種，可以依軟體的目的分為以下幾種：

### 系統軟體

系統軟體負責管理電腦系統中各種獨立的硬體，使得它們可以協調工作，提供基本的功能，並為正在運行的應用軟體提供平台。系統軟體使得電腦使用者和其他軟體將電腦當作一個整體而不需要顧及到底層每個硬體是如何工作的。而各個硬體工作的細節則由驅動程式處理。

一般來說，系統軟體套件括作業系統（例如 BSD、DOS、Linux、macOS、iOS、OS/2、QNX、Unix、Windows 等）和一系列基本的工具（比如編譯器，資料庫管理，記憶體格式化，檔案系統管理，作業系統管理，使用者身分驗證，驅動管理，網路連接等方面的工具）。

### 應用軟體

應用軟體是為了某種特定的用途而被開發的軟體。它可以是一個特定的程式，比如一個圖片檢視器。也可以是一組功能聯絡緊密，可以互相協同運作的程式的集合，比如微軟的 Office 軟體。也可以是一個由眾多獨立程式組成的龐大的軟體系統，比如資料庫管理系統。

較常見的有：

1. 文書處理軟體如 Microsoft Office、GNOME Office、 KOffice、LibreOffice、Google Docs、WPS Office
2. 關聯式資料庫如 Oracle Database 資料庫、SQL Server 資料庫
3. 電腦輔助設計如 CATIA、AutoCAD、FreeCAD
4. 電腦程式設計如 C/C++、組合語言、BASIC 、 Swift、JavaScript、Java
5. P2P 軟體如 BitTorrent、 µTorrent 、Foxy、比特精靈、Vuze、 Free Download Manager
6. 影像處理軟體如 Photoshop、CorelDRAW、Corel painter、GIMP、MAYA、Softimage、3ds Max、Blender、xsi、lightwave、Cinema 4D、Houdini、Krita
7. 動態圖形和視覺特效如 After Effects、shake
8. 網頁瀏覽軟體如 Internet Explorer、Edge、Firefox、Chrome、Safari、Opera、Konqueror
9. 網路通訊軟體如 Line、ICQ、Windows Live Messenger、UUcall、Skype、Yahoo! Messenger、QQ、AOL Instant Messenger
10. 媒體播放器如 **MPC-HC**、MPlayer、RealPlayer、GOM、VLC、WMP、暴風影音、風雷影音、Winamp、Foobar2000
11. 下載管理軟體如 Free Download Manager、IDM
12. 電子郵件如 Outlook.com、Windows Live Mail、Outlook Express、Foxmail、ThunderBird、Dreammail、KMail
13. 資訊安全軟體如 ESET、360 安全衛士、德國小紅傘、卡巴斯基、PC-cillin、諾頓防毒、BitDefender、瑞星防毒、金山毒霸
14. 虛擬機器如 VMware、VirtualBox、Microsoft Virtual PC、Bochs
15. 輸入法軟體如新酷音輸入法、Google 拼音輸入法
16. 實時控制系統
17. 教育軟體

### 惡意軟體

惡意軟體是發展到危害和破壞計算機的計算機軟體，因此，惡意軟體是不受歡迎的。惡意軟體與計算機相關的犯罪相關聯，儘管一些惡意程式可能被設計為用於惡作劇。

## 軟體相關主題

### 軟體架構

使用者常會看到一些程式設計者不會注意的事物。使用現代通用型電腦（相對於嵌入式系統、類比電腦或超級電腦）的使用者常會用以下三層的軟體架構來進行不同的任務：系統平台、應用程式及使用者軟體。

* 系統平台：系統平台包括韌體、驅動程式、作業系統，可能也包括圖形使用者介面，其目的是讓使用者可以和電腦和其週邊互動。系統平台常會隨著電腦一起提供，一般而言在個人電腦上，可以更換其系統平台。
* 應用軟體：應用軟體也就是大部分使用者認為的軟體，常見的例子包括辦公室套件及遊戲等。應用軟體一般會和硬體分開來販售，偶爾會和硬體一起販售。應用軟體多半是獨立於系統平台的軟體，只是在設計時仍會針對某些特定的系統平台開發，有些人則將像編輯器、資料庫等「系統軟體」也視為是應用軟體。
* 使用者撰寫的軟體：終端使用者開發目的是讓軟體符合使用者等特定的需求，一般包括試算表及文字處理器的範本或巨集，甚至連郵件的過濾器也可以視為是一種使用者撰寫的軟體。依照使用者撰寫的軟體整合到預設應用軟體的程度不同，其他使用者可能不會知道哪些是應用軟體原有的機能，哪些是使用者擴充的機能。

### 軟體執行

軟體在載入到電腦的數據存貯器（例如硬碟或記憶體）後，電腦就可以執行該軟體。「執行」指的是將指令集由軟體移到電腦硬體中，硬體會處理指令集對應的機器碼。每一個指令都會讓電腦執行特定的動作，包括搬移資料、執行運算或是改變控制流程。

資料搬移一般會由記憶體的一個位置移到另一個位置，有時資料搬移會用到中央處理器中允許較快速資料處理的暫存器。大量的資料搬移會用去不少的系統資源，因此有時會用「指標」來處理資料。執行運算的範圍很廣，簡單的可以包括將某位置的資料加一，複雜的可能包括許多資料及對應的處理。

軟體的執行多半是一個指令接一個指令的循序進行，但有時會需要改變軟體中指令執行的順序，例如有可以使某一段程式執行數次的迴圈，或是依特定條件執行兩段程式中的一段的分支指令，甚至是可以執行子程式，執行完成後再回到原來程式，而有些語言也支援無條件的跳躍指令。

軟體可以以許多不同的方式運作，包括執行檔、原始碼、指令碼及電腦組態。

### 品質及可靠度

軟體的品質有一定的重要性，尤其在像 Microsoft Office、Microsoft Windows 及 Linux 等商用軟體或系統軟體更是如此。若軟體無法正確執行，可能會刪除使用者工作的成果，使電腦當機或是出現其他無預期的情形，這類情形稱為程式錯誤，俗稱 bug。軟體也會受到軟體退化的影響，也就是因為許多未發現的程式錯誤造成的效能退化。藉由軟體測試可以找出並消除許多的程式錯誤，不過軟體測試很少可以完全消除程式錯誤。很多大型的軟體公司，例如微軟、Novell 及昇陽電腦等，會有專門的軟體測試部門，其主要工作就是測試軟體。軟體可以用單元測試、回歸測試及其他方式進行測試。測試可能用人工進行，若是大型的程式，更常見的是用電腦自動測試。像 NASA 就針對其作業系統及其通訊程式有特別嚴謹的測試流程。

### 使用許可

不同的軟體一般都有對應的軟體授權，軟體的使用者必須在同意所使用軟體的許可證的情況下才能夠合法的使用軟體。從另一方面來講，特定軟體的許可條款也不能夠與法律相牴觸。

依據許可方式的不同，大致可將軟體區分為幾類：

* 專有軟體：此類授權通常不允許使用者隨意的複製、研究、修改或散佈該軟體。違反此類授權通常會有嚴重的法律責任。傳統的商業軟體公司會採用此類授權，例如微軟的 Windows 和辦公軟體。專屬軟體的原始碼通常被公司視為私有財產而予以嚴密的保護。
* 自由軟體：此類授權正好與專屬軟體相反，賦予使用者複製、研究、修改和散佈該軟體的權利，並提供原始碼供使用者自由使用，僅給予些許的其它限制。以 Linux、Firefox 和 OpenOffice 可做為此類軟體的代表。
* 共享軟體：通常可免費的取得並使用其試用版，但在功能或使用期間上受到限制。開發者會鼓勵使用者付費以取得功能完整的商業版本。
* 免費軟體：可免費的取得和散佈，但並不提供原始碼，也無法修改。
* 公共軟體：原作者已放棄權利，著作權過期，或作者已不可考的軟體。使用上無任何限制。

### 專利

有些國家可以申請軟體專利，有些國家不行，而是用著作權的觀點保護軟體。不過在軟體產業中，軟體專利是個爭議性高的議題，各方人士有不同的立場。軟體專利爭議的主要爭議點是在軟體專利中，受保護不得複製的部分是其演算法還是其用到的技術。

## 軟體開發

軟體開發是根據使用者要求建造出軟體系統或者系統中的軟體部分的過程。軟體開發是一項包括需求捕捉，需求分析，設計，實現和測試的系統工程，其中可能包括研究、新的開發工作、修改、復用、重新設計（再工程）、維護，或者任何最終獲得軟體產品的其他活動。

軟體開發過程是指軟體從起始到完成過程中如何進行計劃、控制和監控的模型。有以下不同的幾種：

* 瀑布模型：依需求分析，設計，實現，測試 (確認)， 整合，和維護這樣的步驟依序進行。
* 迭代式開發：將開發工作被組織為一系列的短小的、固定長度（如 3 周）的小項目，被稱為一系列的疊代。在每一次疊代中進行需求分析、設計、實現與測試。
* 敏捷軟體開發：應對快速變化需求的軟體開發方式，強調設計師團隊與業務專家之間的協作、面對面的溝通、頻繁交付軟體版本、適應變化的代碼編寫等特點。
* 極限編程：敏捷軟體開發的一種，引入基本價值、原則、方法等概念來達到降低變更成本的目的，其主要目的是快速應用程式開發。
* 快速應用程式開發，以最小幅度的規劃並迅速地將原形完成的軟體發展方法論，其軟體開發的規劃是和撰寫軟體本身交錯同時進行。
* 螺旋模型：兼顧了快速原型的迭代特徵以及瀑布模型的系統化與嚴格監控，並且加入了其他模型不具備的風險分析，使軟體在無法排除重大風險時有機會停止，以減小損失。

## 編程工具

軟體開發工具指的是軟體開發人員用來建立、除錯、維護或以其他方式支援的軟體程式或應用程式的形式。

軟體由一種或多種程式語言所寫成。現在存在有很多種程式語言，並且每種都具有至少一種編寫的方式，其中包括它自己的一套編程工具。這些工具包含相對獨立自足的程式，如編譯器，除錯器，直譯器，鏈結器和文字編輯器，可以結合共同完成一個任務，很像一個人可以使用多個手握工具來固定一個物理物件。

這套工具也有可能是一個整合開發環境（IDE），它結合了許多這種工具或它們的全部功能。無論是通過調用程式員等有關人士的工具，或通過以一種新的方式重新實現它們的功能，IDE 可以做到這一點。幾乎所有的程式語言為編寫提供了使用單獨的工具，而不是一個 IDE，因為有些程式員由於各種原因不喜歡使用 IDE，或是因為 IDE 通常需要更長的時間才能發展形成一個可接受的標準，而不是一個個人工具。事實上，新的程式語言最初通常不會提供他們​​的 IDE 。

## 產業及組織

軟體產業是由許多軟體公司及程式設計者所組成的產業，其性質較類似服務業。由於其產業特性，毛利率較其他產業要高。軟體產業的獲利相當高，像微軟的創始人比爾・蓋茲就因為銷售 Microsoft Windows 及 Microsoft Office 而數次成為美國首富。不過隨著時代的變化，軟體產業的分工及專業化也越來越細。例如電子遊戲產業及辦公室軟體都屬於軟體產業，而兩者就有不少的差異。

有許多非營利的軟體組織，例如自由軟體基金會、GNU 計劃及 Mozilla 基金會。像全球資訊網協會（W3C）及網際網路工程任務組（IETF）等組織發展許多軟體標準，因此不同的軟體可以藉由這些標準互相溝通，這種標準包括例如 XML、HTML、HTTP 及 FTP 等。

其他著名的軟體公司有 Google、Novell、SAP、Symantec、Adobe Systems、Corel，不過其中也有許多小公司有一些創新的產品。

## 參考文獻

## 外部連結

* 維基詞典中的詞條「軟體」

## 參見