计算机教育信息流体系结构浅析

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摘要：“计算机教育信息流（jsjjyxxl）”贯穿于计算机教育体系（图1[1]），是一个抽象发展概念，对于不同领域计算体系软件体系，规模大小复杂程度虽不尽相同，但必然有限，且它们的抽象具体化过程，具相同的模式。基于UNIX操作指令系统（Czzlxt）的汇编语言软体体系可能规模最小，生成jsjjyxxl最小计算语句系列，而Wondows2000Server软体体系则可能规模最大，jsjjyxxl计算语句系列可能最长，但必然都是有限的jsjjyxxl抽象具体化思想，更能体现现代计算机教育目的和宗旨。Jsjjyxxl抽象具体化过程引导开发科学系统计算机教育方案，更能体现混合教学模式优越性，以利于深化学生计算概念、计算过程和计算体系的认知过程，体念计算思维感觉，潜移默化养成计算思维习惯。

关键词：运算符系列；操作指令系列；计算语句系列；计算结构；计算体系

Jsjjyxxl抽象具体化概念，通过一组计算关键词解析说明，深化理解。计算体系由计算机硬体体系和软体体系合成。基于硬体体系，面对不同确定应用领域（或称定义域），可开发不同的软体体系，并以各自的计算语句集，与硬体体系交互链接，计算处理定义域对象。这个计算语句集，记为Jsjjyxxl。Jsjjyxxl遂成为所有软体体系共用的抽象概念，但不同定义域的软体体系，它们的Jsjjyxxl计算语句集各不相同，对于不同软体体系，视为Jsjjyxxl一次具体化实现。提供自身定义域所有可计算处理问题（P），计算处理时需要的所有计算语句。

1Jsjjyxxl抽象具体化过程

作为一个特例，汇编语言软体体系，包含UNIX操作系统，形成的计算语句集合，直接定义于硬体，可视为Jsjjyxxl一次具体化实现。UNIX完全仿真于计算机硬体，体现计算机硬体结构特征，充分完美地表达计算机硬体体系结构、计算方式和基本的计算能力；以UNIX为基础，开发的汇编语言软体体系，它的定义域限于数字领域，适用于数字科学计算。但远不足以作为一个更通用操作指令系统（Czzlxt），开发能力更强软体体系，在更宽广的领域，为更多对象类型，处理可计算问题（P）。一般来说确定Czzlxt仍然严格地建立在硬体体系基础上，同时有赖于开发软体体系的定义域，形成确定的运算符系列，系统地刻画施加于定义域对象的所有操作形态和方式方法，才能形成有效的Jsjjyxxl，完成P计算过程的计算语句系列（Pjsxxl）。正因为如此，自UNIX开始，经历ALGOL-60、BISCAL、PASCAL到C语言，其后随着网络和AI智能应用领域发展，不断更新丰富计算语句集合，也就是Jsjjyxxl不断更新具体化。时至今日，还在不断发布新的软体体系，意味着流经计算机的语句信息及其信息流结构也随之相应发展，不断满足现实世界实现数字化社会的要求。语言发展过程，正好体现计算机发展的科学规律，展现一些基本性发展特征：（1）语言发展的动力来源于现实需求，最重要的目的是提升计算能力，扩大计算对象，开拓更大应用领域。如C语言，数据结构丰富，具有链表、树和栈多类高级数据类型，极大地扩大了计算处理对象；（2）C的运算类型极其丰富，表达式类型多样化，灵活使用各种运算符可以实现在其它高级语言中难以实现的运算；（3）后期发展语言对它们前期语言的运算符号，皆有包容性或兼用性,如C语言能实现汇编语言大部分功能，可以直接对硬件进行操作，既是高级语言，又具有低级语言功能；（4）运算符精细设计，成为提升计算能力的基本功。从UNIX拾多个运算符到C语言32个运算符，实现了计算能力能级跨越，从数值计算进入到数据结构处理，极大地扩大应用领域，深入到社会生活更一般对象处理。精细化运算符设计方向，引导其后语言发布，向着逐进深入数字化智能社会发展，导致对更多更智能化可计算问题（P）处理能力。[2]

2jsjjyxxl形式定义

不同计算语言，皆有对应抽象jsjjyxxl，语言发展过程，则视为抽象jsjjyxxl具体化过程。依据图灵可计算理论，存在这样的语言，它的运算符满足可计算理论，这样语言的运算符系列就是jsjyxxl最大具体化计算语句系列。Jsjjyxxl是有限计算语句系列抽象概念，还不是一个具体真实计算过程信息流，泛称可计算问题计算过程信息流，但可视为这些可计算问题（P），计算过程的计算语句信息流（Pjsxxl）载体。归结上面的讨论，现在正式定义jsjjyxxl形式定义。对任何可计算（P），必然存在一个Pjsxxl，PJsxxl=s1，s2，…sk（1）其中k>0是一个有限整数。并且，P可计算性，认定存在PJsxxl，表达实际运算过程，实现P计算表达式,F(X)=y（2）正确计算，其中X为定义域，Y为值域。即，pjsxxl运行等效于实施（2）的计算。综合（1）（2）将得到下面表达式（3），称为jsjjyxxl形式定义。jsjjyxxl形式定义：在jsjjyxxl上，直接实施P计算。意味着P的计算结构F，展开成计算语句系列pjsxxl，T表示表达式成立，并确认Y就是P计算结果值。（∀P∃Pjsxxl=s1，s2，…sk→∀si（i=1…k）∈jsjjyxxl）→（F(X)=y）=T（3）特别值得指出：（1）（3）式Pjsxxl是软体结构F计算语句线性展开系列；（2）依据图灵计算理论，任何可计算问题（P），存在一个软体结构，它的jsjjyxxl，实现F的Pjsxxl。

3Jsjjyxxl生成形式模式

（3）式实际上慨括了这个模式。jsjjyxx是计算体系语句集合，如（3）式说明，该计算系统任何可计算问题（P），pjsxxl的每个计算语句都属于jsjjyxx。因此jsjjyxx称为该计算系统计算语句抽象集合。不仅如此，jsjjyxx生成过程，还形成计算系统形式结构。软件体系包含操作系统和服务软件两部分，即，在操作系统的基础上，开发面向社会应用软件系统（服务软件），以键盘为操作平台，通过操作系统，进入计算机硬体，进行用户要求的实时处理，操作系统则称为人-机交互接口。Jsjjyxxl抽象概念，是一个通用性概念。凡是软体体系，都必定形成本系统的Jsjjyxxl。因此现有的计算语言，能够开发专用于该语言软体体系。首先定义一组运算符，处理其定义域的计算对象，形成该定义域操作指令系列，得以形成Jsjjyxxl。（3）式说明，每个可计算对象计算语句系列pjsxxl，其中每个计算语句都来自Jsjjyxxl。（3）式从形式上定义Jsjjyxxl，该定义蕴含Jsjjyxxl抽象具体化过程的形式结构。这个形式结构将贯穿计算概念：从运算符系列，形成操作指令系列，到计算语句系列定义及其计算结构，伴随软体体系系统软件生成，最终形成该语言的jsjjyxxl。总之，每个语言都经历一次这样的具体化过程，生成它的计算体系，同时生成该语言的jsjjyxxl。计算体系的软体体系由操作指令系列和系统软件两部分合成；系统软件定义域就是它面对的数据对象集合，并为规范定义域数据对象的运算处理，定义一组运算符，确定语句形态和语法规则，以及计算过程语句系列的计算结构。综上所述，Jsjjyxxl抽象具体化过程也正好随着图1[1]模块系统地展开，形成它生成的形式结构。

4Jsjjyxxl生成形式结构

上面的讨论规范为一种模式，适用于任何计算语言，随着Jsjjyxxl抽象具体化，生成计算系统软体体系的系统软件。这个模式也是一种通用模式。对于更大的综合性更强的软体体系如Windows系统也是正确的。这些软件或称系统软件的服务软件。自X-500,NDS和Exchange到1993年Server起，Nevell的NDS，WindowsNT,Wondows2000Server。NDS的发布被认为是一次计算的突破，从WindowsNT,到Wondows2000Server,实现目录管理服务，更被视为革命性的进步。[3]这些大型软体体系，类似于基于UNIX数值计算的

作者:李晖 单位:武汉大学计算机学院