1.5 计算之树——大学计算思维教育空间

计算之树

计算（机）学科存在哪些“核心的”计算思维，哪些计算思维对学生的未来会产生影响和借鉴呢？自20世纪40年代出现电子计算机以来，计算技术与计算系统的发展好比一棵枝繁叶茂的大树，不断地成长与发展，为此本书将计算技术与计算系统的发展绘制成一棵树，如图1.7所示，称为“计算之树”。试图通过计算之树概括大学计算思维的教育空间，为学生指明未来的学习方向。

树根体现的是奠基性的技术或思维：“0和1”“程序”“递归”。树干体现的是通用计算环境的演化：“冯·诺依曼机”、“个人计算环境”、“并行分布环境”和“云计算环境”。树枝的黑、灰颜色体现的是“算法”和“系统”——两种不同的思维。各个树枝体现的是计算学科的分支研究方向，也体现了与其他学科相互融合产生的新研究方向，由树枝到树干，体现的是“抽象”，越来越抽象，而从树干到树枝，体现的是“自动化”，越来越自动化。有3个层面的抽象与自动化机制，“协议”和“编解码器”、“语言”和“编译器”、“模型”和“系统（即执行引擎）”。由内向外的3个同心半圆，可看到一边是“网络化”思维的发展，一边是“数据化”思维的发展。

这棵计算之树，给出了很多术语来刻画相应的计算思维，这些术语并不要求读者现在理解，它们将贯穿整本教材，将在课程中陆陆续续地加以学习，理解这些术语及其所体现的计算思维对今后构造、设计和应用计算技术/计算系统将有重要的影响。