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《伟大的计算原理》一领域和基本原理

简介:

本节书摘来华章计算机《伟大的计算原理》一书中的第2章 ,[美]彼得 J. 丹宁(Peter J. Denning)
克雷格 H. 马特尔(Craig H. Martell)著 罗英伟 高良才 张 伟 熊瑞勤 译 更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。

领域和基本原理

有两种基本策略来表示特定学科的知识体系。一种策略罗列出该学科包含的所有领域,另一种策略则罗列出所有的基本原理。对同一知识空间的不同表示会对实践活动产生不同的指导意义。在本章中,我们使用“领域”(domain)来表示技术领域,即关注特定技术的领域。
教育者通常使用“知识体系”(BOK)一词来表示对特定学科知识的系统化描述,并且基于知识体系来设计相应的课程体系。ACM在1968年给出了关于计算的第一个知识体系,并在1989年、2001年和2013年进行了更新。1989年版本包含了计算的9个核心领域(Denning et al. 1989),2001版本包含了14个(ACM Education Board 2001),2013版本则进一步扩充到18个(ACM Education Board 2013)。之所以将这些子领域称为核心领域,是因为这些领域都或多或少为其他领域提供了基础技术支持。
基本原理框架(如本书所给出的计算基本原理框架)与面向应用领域的框架是正交的。一条基本原理可能会出现在多个领域中,而一个领域可能会依赖于多条基本原理。这些被领域所依赖的基本原理,其演化速度远低于技术的演化速度。
虽然这两种风格的框架具有很大的差异性,但它们也存在紧密的关联。为了更形象地感受到这种紧密关联,我们可以想象这样一个二维矩阵:每一行代表一个领域,每一列代表一类基本原理,所有的单元格则代表了特定方面的知识空间(见图2.2)。

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图2.2 关于计算的知识空间可以被表示为一个矩阵:其中,列代表不同类型的基本原理,行代表不同的领域。图中灰色背景的单元格中给出了信息安全领域使用到的两个协作类型的基本原理:密钥分配协议(用于安全地分配密钥);零知识证明(用于在两个参与者之间安全地交换私密信息)
基于这种矩阵,我们可以说:面向技术的知识体系是对该矩阵中行的罗列,而面向基本原理的知识体系则是对矩阵列的罗列。这两种知识体系从不同的角度对相同的知识进行了阐述。
设想一个人试图罗列出一个技术涉及的所有基本原理。这个人可以从基本原理的6种类别出发分析出该技术领域涉及的所有基本原理,即对应于矩阵中的一行(见图2.3)。在本章的余下部分,我们将用这种方式对4个领域涉及的基本原理进行分析。

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图2.3 安全领域涉及的计算基本原理在矩阵中对应于安全领域所在的那一行。如同大多数的计算领域一样,安全领域涉及的计算基本原理也可以划分为六种类型
这种基本原理框架也指出了另外一种分析方法:一个人可以罗列出涉及特定基本原理的所有技术(见图2.4)。

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图2.4 协作技术表现为矩阵中协作所在的那一列。在几乎所有的计算领域中(包括列出的6种计算领域)都会涉及协作相关的基本原理

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