2024年高等教育中計(jì)算機(jī)簇式知識點(diǎn)的戰(zhàn)略思考

第頁2024年高等教育中計(jì)算機(jī)簇式知識點(diǎn)的戰(zhàn)略思考計(jì)算機(jī)教育的復(fù)雜性不僅僅來源于計(jì)算機(jī)本身的知識，而在于它所涵蓋的各種分支的大量知識交互式二次涵蓋，在高等教育尤其是尖端人才的培養(yǎng)上，處于戰(zhàn)略層面的思考，我認(rèn)為簇式知識點(diǎn)的教育模式更有利于使人才思路清晰的把握學(xué)習(xí)方向，研究方向，以及非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)員對本專業(yè)所需的相關(guān)計(jì)算機(jī)知識有一個(gè)準(zhǔn)確而清晰的判斷。

1.簇式知識點(diǎn)

什么是簇？文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)器之間的接口，當(dāng)操作系統(tǒng)被請求從讀取一個(gè)文件硬盤里時(shí)，相應(yīng)的文件系統(tǒng)會(huì)請求（如FAT12/24/NTFS）打開文件。磁盤最小的物理存儲(chǔ)單元是扇區(qū)，但由于操作系統(tǒng)無法對數(shù)目眾多的扇區(qū)進(jìn)行尋址，所以操作系統(tǒng)就將相鄰的扇區(qū)組合在一起，形成一個(gè)簇，然后再對簇進(jìn)行管理。顯然，簇是操作系統(tǒng)所使用的邏輯概念，而非磁盤的物理特性。為了更好地管理磁盤空間和更高效地從硬盤讀取數(shù)據(jù)，操作系統(tǒng)規(guī)定一個(gè)簇中只能放置一個(gè)文件的內(nèi)容，因此文件所占用的空間，只能是簇的整數(shù)倍；而如果文件實(shí)際大小小于一簇，它也要占一簇的空間。

我所提出的簇式概念就是模糊的引入了物理概念，將交互式的知識相對獨(dú)立的，強(qiáng)制性的分類，因?yàn)閷W(xué)員的知識水平還不足以面對復(fù)雜的計(jì)算機(jī)多學(xué)科知識融合，簇式分類不但不會(huì)下降學(xué)員的創(chuàng)造力，反之會(huì)令其對知識體系分型產(chǎn)生清晰，準(zhǔn)確的概念。

2、計(jì)算機(jī)科學(xué)中的數(shù)學(xué)理論簇

計(jì)算機(jī)學(xué)科最基本的基礎(chǔ)簇就是數(shù)學(xué)理論簇。計(jì)算機(jī)硬件制造的基礎(chǔ)是電子科學(xué)和技術(shù)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)，所以數(shù)學(xué)和電子學(xué)知識是計(jì)算機(jī)學(xué)科重要的基礎(chǔ)知識。計(jì)算機(jī)學(xué)科在基本的定義、定理、公理和證明技巧等很多方面都要依賴數(shù)學(xué)方法和數(shù)學(xué)知識。數(shù)學(xué)是利用符號語言研究數(shù)量、結(jié)構(gòu)、變化以及空間模型等概念的一門學(xué)科。數(shù)學(xué)，反映了人們積極進(jìn)取的意志、縝密周詳?shù)倪壿嬐评砑皩ν昝谰辰绲淖非螅蔀槿祟愃季S的表達(dá)形式。而現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展遇到了很大的瓶頸就是理論數(shù)學(xué)的發(fā)展出現(xiàn)了滯后。計(jì)算機(jī)直接能識別的語言仍然是0、1二進(jìn)制代碼。數(shù)學(xué)更多的是一種抽象的概念是一門重要的工具學(xué)科。人類利用一些固定的定律形成理論及抽象的概念，而人類發(fā)展學(xué)習(xí)的初衷并不是脫離實(shí)際應(yīng)用的概念，而是利用它們來指導(dǎo)數(shù)學(xué)，化抽象為實(shí)體。而計(jì)算機(jī)就由此演化。計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)理論簇是計(jì)算機(jī)技術(shù)首先要學(xué)習(xí)的。它大概可分類為：高等數(shù)學(xué)，線性代數(shù)，概率論，數(shù)理統(tǒng)計(jì)。

高等數(shù)學(xué)。高等數(shù)學(xué)主要包含函數(shù)與極限、微積分、導(dǎo)數(shù)與微分、微分中值定理與導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用、不定積分、定積分及應(yīng)用、空間解析幾何與向量代數(shù)、多元函數(shù)微分法及其應(yīng)用、重積分、曲線積分與曲面積分、無窮級數(shù)、常微分方程。一般以微積分學(xué)和級數(shù)理論為主，各種微積分的運(yùn)算正是計(jì)算機(jī)運(yùn)算的基礎(chǔ)。

線性代數(shù)。線性代數(shù)主要包含行列式、矩陣及其運(yùn)算、矩陣的初等變換與線性方程組、向量組的線性相關(guān)性、相似矩陣及二次型、線性空間與線性變換。

概率論。概率空間，隨機(jī)變量與概率分布，隨機(jī)向量、抽樣分布、數(shù)字特征與特征函數(shù)，隨機(jī)極限理論，隨機(jī)過程，隨機(jī)分析，應(yīng)用概率論，回歸分析金融數(shù)學(xué)等。概率論是研究隨機(jī)現(xiàn)象客觀規(guī)律并付諸應(yīng)用的數(shù)學(xué)學(xué)科，處理隨機(jī)現(xiàn)象的基本方法和思想，培養(yǎng)解決實(shí)際問題的能力。

數(shù)理統(tǒng)計(jì)。樣本及抽樣分布；假設(shè)檢驗(yàn)，參數(shù)估計(jì)，方差分析及回歸分析，是數(shù)學(xué)系各專業(yè)的一門重要課程。應(yīng)用概率論的結(jié)果更深入地分析研究統(tǒng)計(jì)資料，通過對某些現(xiàn)象的頻率的觀察來發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律性，并作出一定精確程度的判斷和預(yù)測；將這些研究的某些結(jié)果加以歸納整理，逐步形成一定的數(shù)學(xué)概型，這些組成了數(shù)理統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容樣本及抽樣分布；數(shù)理統(tǒng)計(jì)預(yù)備知識：概率論、線性代數(shù)、數(shù)學(xué)分析。

3、計(jì)算機(jī)科學(xué)中的計(jì)算理論簇

計(jì)算理論是關(guān)于計(jì)算和計(jì)算機(jī)械的數(shù)學(xué)理論。計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)主要包括如：匯編語言，C語言、，JAVA、編譯語言，的基本概念、順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)、循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、函數(shù)、數(shù)組、指針、聯(lián)合以及枚舉類型、編譯預(yù)處理、位運(yùn)算、文件等內(nèi)容，掌握和利用各種編程語言，進(jìn)行各種程序設(shè)計(jì)的基本方法，以及編程技巧。計(jì)算理論是編程的核心，數(shù)學(xué)運(yùn)算又是編程的基礎(chǔ)。包括：算法是解題過程的精確描述，算法學(xué)是系統(tǒng)的研究算法的分析，設(shè)計(jì)與驗(yàn)證的學(xué)科，計(jì)算復(fù)雜性理論是用數(shù)學(xué)方法研究計(jì)算機(jī)各類問題的復(fù)雜性學(xué)科，可計(jì)算性理論是指研究計(jì)算的一般性質(zhì)的數(shù)學(xué)理論，自動(dòng)機(jī)理論是以研究離散數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能以及兩者之關(guān)系為主要內(nèi)容的數(shù)學(xué)理論，形式語言理論是用數(shù)學(xué)方法研究自然語言和人工語言的融合性語法理論[1]，計(jì)算幾何學(xué)是研究幾何外形信息的計(jì)算機(jī)數(shù)字化表示。計(jì)算理論的形式化方法是建立在嚴(yán)格數(shù)學(xué)運(yùn)算上的軟件開發(fā)方法。軟件開發(fā)的過程中，從需求分析，設(shè)計(jì)，規(guī)約，編程，程序系統(tǒng)集成，測試，軟件生成，維護(hù)各個(gè)階段，都是采用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)語言，并且具有精確的數(shù)學(xué)語義的方法[2]。并行計(jì)算問題是“同時(shí)執(zhí)行”多個(gè)計(jì)算程序。延伸學(xué)科有：并行程序設(shè)計(jì)語言、并行編譯程序、并行算法、并行處理系統(tǒng)、并行數(shù)據(jù)庫。

4、計(jì)算機(jī)科學(xué)中的數(shù)據(jù)庫簇

數(shù)據(jù)庫指的是以一定方式儲(chǔ)存在一起、具有盡可能小的冗余度、能為多個(gè)用戶共享、與應(yīng)用程序彼此獨(dú)立的數(shù)據(jù)集合。是存放二級存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)集合[3]，并且依照某種數(shù)據(jù)模型組織。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)獨(dú)立于使用它的應(yīng)用程序，對數(shù)據(jù)的刪、增、改和檢索由數(shù)據(jù)庫軟件進(jìn)行管理和控制。內(nèi)容包括數(shù)據(jù)整體，數(shù)據(jù)共享，基本結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫的基本結(jié)構(gòu)分三個(gè)層次，⑴物理數(shù)據(jù)層。⑵概念數(shù)據(jù)層。⑶邏輯數(shù)據(jù)層。主要特點(diǎn)：⑴實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。⑵減少數(shù)據(jù)的冗余度。⑶數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。⑷數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)集中控制。⑸數(shù)據(jù)一致性和可維護(hù)性，以確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。⑹故障恢復(fù)。數(shù)據(jù)種類[4]分為：層次式數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)式數(shù)據(jù)庫和關(guān)系式數(shù)據(jù)庫三種。

5、計(jì)算機(jī)科學(xué)中的網(wǎng)絡(luò)簇

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（computernetworks）從整體上來說計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是把分布在不同地理區(qū)域的計(jì)算機(jī)與專門的外部設(shè)備用通信線路互聯(lián)成一個(gè)規(guī)模大、功能強(qiáng)的系統(tǒng)，從而使眾多的計(jì)算機(jī)可以方便地互相傳遞信息，共享硬件、軟件、數(shù)據(jù)信息等資源。是一些相互連接的、以共享資源為目的的、自治的計(jì)算機(jī)的集合。另外，從邏輯功能上看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以傳輸信息為基礎(chǔ)目的，利用通信線路將地理上分散的、具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通信設(shè)備按不同的形式連接起來[5]，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件及協(xié)議實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。它是一個(gè)能為用戶自動(dòng)管理的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。由它調(diào)用完成用戶所調(diào)用的資源。它可以按連接定義，按需求定義，Internet的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大體經(jīng)歷了三個(gè)階段的演進(jìn)，從單個(gè)網(wǎng)絡(luò)ARPAnet向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，建立三級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)，多級結(jié)構(gòu)因特網(wǎng)。大致可分為五個(gè)接入級[6]：網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)NAP，多個(gè)公司經(jīng)營的國家主干網(wǎng)，地區(qū)ISP，本地ISP，校園網(wǎng)、企業(yè)或家庭PC機(jī)上網(wǎng)用戶。它可以從事資源共享（resourcesharing），強(qiáng)大的通信媒介（communicationmedium），電子商務(wù)活動(dòng)，移動(dòng)用戶的無線網(wǎng)絡(luò)，組成分類包括計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、傳輸介質(zhì)、應(yīng)用軟件四部分。各種網(wǎng)絡(luò)類型劃分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)四種。為了減少網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中用于規(guī)定信息的格式以及如何發(fā)送和接收信息的一套規(guī)則稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（networkprotocol）或通信協(xié)議（communicationprotocol）。絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)采用分層設(shè)計(jì)方法。將網(wǎng)絡(luò)的整體功能分解為一個(gè)個(gè)的功能層[7]，不同機(jī)器上的同等功能層之間采用相同的協(xié)議，同一機(jī)器上的相鄰功能層之間通過接口進(jìn)行信息傳遞。在整個(gè)過程中，主要涉及到了三個(gè)子系統(tǒng)、即用戶子系統(tǒng)，郵政子系統(tǒng)和運(yùn)輸子系統(tǒng)。同一計(jì)算機(jī)的不同功能層之間的通信規(guī)則稱為接口（interface），在第N層和第（N+1）層之間的接口稱為N/（N+1）層接口?？偟膩碚f，協(xié)議是不同機(jī)器同等層之間的通信約定，而接口是同一機(jī)器相鄰層之間的通信約定。常用網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)（Ethernet）、令牌網(wǎng)（TokenRing）、FDDI網(wǎng)、異步傳輸模式網(wǎng)（ATM）、無線局域網(wǎng)等幾類，按傳輸介質(zhì)劃分為有線網(wǎng)，光纖網(wǎng)，無線網(wǎng)。按數(shù)據(jù)交換方式劃分為電路交換網(wǎng)，報(bào)文交換網(wǎng)，分組交換網(wǎng)。該文原載于中國社會(huì)科學(xué)院文獻(xiàn)信息中心主辦的《環(huán)球市場信息導(dǎo)報(bào)》雜志http：//總第539期2024年第07期轉(zhuǎn)載須注名來源按通信方式劃分為廣播式傳輸網(wǎng)絡(luò)，點(diǎn)到點(diǎn)式傳輸網(wǎng)絡(luò)。按服務(wù)方式劃分為客戶機(jī)，服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)，對等網(wǎng)。

6、計(jì)算機(jī)科學(xué)中的信息安全簇

計(jì)算機(jī)信息安全分為廣義安全與狹義安全兩個(gè)層次，廣義的信息安全是從傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)安全到信息安全，是對安全發(fā)展的延伸，不是單純的技術(shù)問題，而是將技術(shù)、管理、法律等應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通信、電子商務(wù)、電子政務(wù)、電子金融等領(lǐng)域問題相結(jié)合的產(chǎn)物。狹義的安全是建立在以密碼論為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)安全領(lǐng)域。專業(yè)基礎(chǔ)主要集合與圖論、代數(shù)與邏輯、密碼學(xué)原理、編碼理論、信息論基礎(chǔ)、信息安全體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)通信原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全管理、信息安全概論、網(wǎng)絡(luò)安全檢測與防范技術(shù)、病毒機(jī)制與防護(hù)技術(shù)、數(shù)字鑒別及認(rèn)證系統(tǒng)、防火墻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)等。實(shí)現(xiàn)目標(biāo)是保證計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)真實(shí)性，保密性，完整性，可用性，不可抵賴性，可控制性，可審查性。安全威脅主要是信息泄露，破壞信息的完整性，拒絕服務(wù)，非法使用（非授權(quán)訪問），竊聽，業(yè)務(wù)流分析，假冒，旁路控制，授權(quán)侵犯，特洛伊木馬，陷阱門，抵賴，重放，計(jì)算機(jī)病毒，人員不慎，媒體廢棄，物理侵入，竊取，業(yè)務(wù)欺騙。主要來源為自然災(zāi)害、意外事故；計(jì)算機(jī)犯罪；人為錯(cuò)誤；"黑客"行為；內(nèi)部泄密；外部泄密；信息丟失；電子諜報(bào)，比如信息流量分析、信息竊取等；信息戰(zhàn)；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自身缺陷；嗅探[8]。策略是指DG圖文檔加密，能夠智能識別計(jì)算機(jī)所運(yùn)行的涉密數(shù)據(jù)，自動(dòng)強(qiáng)制對所有涉密數(shù)據(jù)進(jìn)行加密操作，先進(jìn)的信息安全技術(shù)，用戶對自身面臨的威脅進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，嚴(yán)格的安全管理，企業(yè)和單位應(yīng)建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)安全管理辦法，制訂嚴(yán)格的法律、法規(guī)。

7、計(jì)算機(jī)科學(xué)中的人工智能簇

計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)研究ArtificialIntelligenceandRoboticsResearch是前沿的研究領(lǐng)域，內(nèi)容包括：智能機(jī)器人，機(jī)器翻譯，模式識別與智能系統(tǒng)，語音識別與合成，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用，系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用，計(jì)算機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)過程建模與智能控制[9]，知識發(fā)現(xiàn)與機(jī)器學(xué)習(xí)，智能計(jì)算與機(jī)器博弈，人工智能理論，計(jì)算機(jī)感知，圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺，建筑智能化技術(shù)與應(yīng)用，狀態(tài)空間表示，知識推理技術(shù)，模糊邏輯技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，專家系統(tǒng)，機(jī)器學(xué)習(xí)，群集智能[10]。

8、計(jì)算機(jī)科學(xué)中的應(yīng)用簇

計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，TechnologyofComputerApplication，對各種軟件的各種設(shè)置屬性和功能有足夠的應(yīng)用能力，可以駕馭計(jì)算機(jī)高效率的為不同人群提供需要的各種服務(wù)。主要包括：計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)基礎(chǔ)、Linux操作系統(tǒng)、微型計(jì)算機(jī)安裝調(diào)試維修、工程經(jīng)濟(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與C程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)SQL、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理與技術(shù)、多媒體軟件應(yīng)用、高級語言匯編、VB.net程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)站建設(shè)、Delphi程序設(shè)計(jì)、圖形圖像應(yīng)用處理（PhotoShop）、Java語言程序設(shè)計(jì)、Flash動(dòng)