计算机理论论文集锦
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关于计算机普及教育的几个问题
一、当前计算机普及的形势
现在在全国范围内已掀起波澜壮阔的第三次全国计算机普及高潮。为了更深刻地认识这一高潮的特点，我们有必要回顾一下我国计算机普及的历程。
我国计算机普及教育始于70年代末、80年代初。在那以前，就全国范围来说，基本上谈不上计算机普及教育，只有少数科研部门进行计算机的应用开发，在大学的非计算机专业基本上都没有开设计算机课程。使用计算机，只是少数专家的事情。
80年代出现第一次计算机普及高潮
80年代初在我国掀起了第一次计算机普及高潮，1981年，中央电视台、中国电子学会计算机普及委员会和中央电大联合举办计算机知识普及讲座，由我向全国讲授BASIC语言，当年收看人数超过100万人，次年起年年重播，收看人数超过300万人。在占世界人口五分之一的国度里掀起这样规模壮阔的群众性的普及计算机知识的活动，不仅对中国、而且对世界都是一件具有深远意义的大事。
在第一次计算机普及高潮中，普及的对象主要是以下三种人;(1) 大学中非计算机专业的师生; (2) 部分在职科技人员和管理人员;(3) 大城市中的部分中学生。普及的内容偏重于计算机知识，尤其是计算机高级语言。通过十年的努力，己经在大学的所有专业普遍开设了计算机课程，结束了大学毕业生仍然属于“计算机盲”的历史。大家取得如下共识：计算机知识是当代知识分子知识结构中不可缺少的重要组成部分。
根据当时的条件，普及的内容主要是计算机高级语言。
90年代出现第二次计算机普及高潮
从90年代初，在我国掀起了全国性的第二次计算机普及高潮。如果说第一次高潮的普及对象主要是具有大学以上文化程度的知识分子，那末第二次高潮的对象已扩展到广大公务人员、企业管理人员以及具有高中以上文化程度的一般知识分子，包括所有机关、团体、学校、企业中的人员。涉及的对象范围比第一次计算机普及高潮广泛得多。这次普及带有职业和岗位的特点，应用计算机的能力成为人们求职的重要条件，各地各部门都制定了对工作人员在晋升职务、职称和工作考核中在计算机方面的要求，并要求通过相应的计算机等级考试。普及的内容主要是文字处理以及常用的一些应用软件。
经过第二次计算机普及高潮，我们在计算机应用领域缩小了和发达国家的差距，对这十年在计算机普及方面的成果应当有足够估计。
新世纪初出现新的计算机普及高潮
刚刚进入21世纪，人们已经清楚地看到在我国己开始出现了一次新的计算机普及高潮。这次高潮的普及的对象是一切有文化的人。
下面举几件重大的事情∶
(1)根据教育部的规划，在21世纪的前10年，将分三步在全国中小学中普及信息技术课程，即∶2001年前全国所有高中都要开设信息技术课程，2005年前全国所有初中都要开设信息技术课程，2010年前全国所有小学都要开设信息技术课程。应当说，这是一项具有深远意义的大事。以后凡是受过义务教育的人都有初步的计算机知识和初步使用计算机的能力。
(2)全国总工会决定在全国职工中普及计算机应用。争取在3年内在全国2.4亿职工中，至少有50%掌握计算机知识，提高职工自主择业和岗位竞争能力。
(3) 全国高校的计算机基础教育上了一个新的台阶，大学生应用计算机的能力有了很大的提高，在新世纪中，大学的计算机教育将再上一个新台阶。
(4) 全国所有领域将全面普及计算机的应用，所有公务人员和在职干部都要学习计算机知识和掌握计算机的应用。
在这次高潮中，学习计算机的切入点将是网络应用。
三次普及高潮，一浪高过一浪，学习计算机的人数成指数增长。如果在第一次普及高潮中学习计算机知识的人数以百万计的话，那末，在第二次普及高潮中学习计算机知识的人以千万计，在第三次普及高潮中学习计算机知识的人数以亿计。
这样规模的群众性学习计算机活动，不仅在中国历史上从未有过，而且在世界上也是一件影响深远的大事。这是一次难得的机遇，是一个巨大的市场。这是我们当前开展工作的外部环境和有利条件。
面对这一大好形势，我们应当怎么办?我认为应当注意以下几点∶
搞好规划。制订出既先进又可行的向各部分人普及计算机的规划。
落实措施。必须有落实的措施和政策，否则规划就会落空。
建立队伍。要建立一支数量巨大的、强有力计算机普及队伍。
改变观念。要改变不利于计算机普及的某些传统观念。
二、计算机普及教育中的误区
这个问题讲的就是改变观念的问题。
摆在我们面前的一个严重任务是∶怎样使亿万群众更容易更有效地进入计算机应用的大门。现在一方面形势要求我们向亿万群众普及计算机知识和应用，另一方面却有不少人不敢学计算机，正在学计算机的初学者感到计算机难学。这就形成一个尖锐的矛盾，必须认真研究，加以解决。
在计算机普及教育中存在误区
有的同志要求计算机的初学者学习计算机的工作原理，学习不同数制间的转换，学习原码、反码和补码，要他们背诵几十条DOS命令，还要记住哪些是外部命令，哪些是内部命令。许多种考试都有数制转换的考题，例如 1378.9876 的二进制形式是什么?其实这是完全没有必要的。这些都是源于计算机专业的《计算机原理》课。
现在大家都比较重视计算机普及工作了，许多计算机专家也投入了这项工作，发表了许多意见，这无疑是好事。但是光重视还不够，还应该解决观念的问题。我认为有些同志愿望是好的，但往往自觉或不自觉地混淆计算机专业和非计算机专业的区别、学校和社会的区别、计算机专业人员与计算机应用人员的区别。把计算机专业学习的要求和内容搬到非计算机专业，把学校的模式搬到社会，要求计算机应用人员也像计算机专业人员一样系统学习许多理论课程。这些就造成一个误区。这个问题不解决，将严重影响计算机的普及。
应当看到∶在从事计算机工作的队伍中有两部分人∶(1)从计算机专业毕业的计算机专门人才，占整个队伍的比例不足10%，他们是理论研究、科研、专业教学、系统开发的骨干力量，是专业登山队。(2)从非计算机专业毕业的计算机应用人才，占整个队伍的90%以上，他们遍及各个领域，是计算机在各行各业中应用的主力军。大部分应用软件都是由非计算机专业毕业的计算机应用人才编写的。对这部分人的作用决不可低估。显然，这两部分人的知识结构、能力结构和学习特点是不一样的。
计算机教育的三个层次
就整个社会来说，计算机教育可分为三个层次：
(1)计算机入门教育。对象为原来基本上没有接触过计算机的人群。应当通过本层次的教育使他们初步掌握计算机的基础知识和基本操作。这实际上是计算机的启蒙教育，即“扫盲” 教育，是面向全社会的。
(2)计算机技术教育。对象是那些用计算机作为工具处理各种任务的人们。例如工程人员利用计算机进行工程计算和工程制图 ，教师利用计算机进行辅助教学，管理人员利用计算机进行数据管理，……。显然，他们需要具有比第一层次更多更实用的知识。这个层次的特点是以应用为目的，以应用为出发点。
(3)计算机专业教育。对象是高等学校计算机专业的学生、研究生以及从事计算机研究开发的专业人员。他们需要掌握系统的理论知识和最先进的开发技术。
通常把前两个层次(计算机入门教育和计算机技术教育)统称为计算机普及教育，以区别于计算机专业教育。它的对象是广大非计算机专业的人群，他们占全体人员的95%以上。
显然，对不同层次的教育，无论其教学目标、教学内容、教学方法以及所用教材都各不相同，绝对不应混为一谈，否则将事倍功半。
应该从应用入手
有人认为学计算机应当从学习原理入手，有一位读者写信给我说∶他很想学计算机知识，心想应从原理学起，就到书店买了一本《计算机原理》，结果愈学愈糊涂。我对他说∶你的路子错了，对大多数人来说，学计算机不应从原理入手，而应从应用入手。
有的人认为∶现在是数字化时代，不懂得二进制怎么生存?而且学了二进制和数制转换也没有什么坏处。我想，没有坏处的事多了，难道都要学吗?问题在于怎样有效地利用有限的学习时间，使初学者容易入门。应该看到∶制造计算机的人和使用计算机的人所需要的知识是不同的。例如不能要求飞行员和设计飞机的人具有相同的知识结构，同样不能要求开汽车的人先学习汽车的工作原理和构造。现在已经有了数字电视和数字相机，是不是也要求看电视的人和用数字相机的人先学习二进制原理呢?当然大学生学一点二进制知识是必要的，但对广大公务员和老百姓就显然是不必要的。
要多为初学者着想
不应当把计算机专家或大学老师自己的学习经历照搬到广大业余初学者身上。不能说自己学过什么就要求别人也要学什么，自己怎么学的也要求别人怎么学。我们要为初学者考虑，替他们找出一套事半功倍的有效学习方法，使他们能轻松自如、兴趣盎然地进入计算机应用的大门。不要难倒他们，更不要吓跑他们。
有时在讨论问题时，有些计算机专家和计算机专业的老师与搞计算机普及的老师看法往往不同，甚至谈不到一块去。有些计算机专家和计算机专业的老师比较多地强调水平、理论、系统知识，而从事计算机普及的老师则更多地强调对象的基础、学习的规律、普及的特点。应该通过实践，正确处理好普及与提高的关系，没有普及就谈不上提高，老百姓首先要的是“下里巴人”，而不是“阳春白雪”。 我们搞计算机普及的人不要怕别人指责我们“水平低”， 只要符合广大群众需要，我们就应当坚持，做出无私奉献。
在为初学者设计学习内容时，应当从实际出发，围绕应用组织教学，坚决舍弃现在用不到、将来也用不到的内容。要提倡急用先学，立竿见影，在用字上狠下功夫。
在方法上，要按照初学者的认识规律进行教学。在学校中讲授理论课程时，传统的三部曲是∶(1)提出概念;(2)解释概念;(3)举例说明。我们在对计算机初学者介绍计算机应用知识时，采取了新的三部曲∶(1)提出问题;(2)介绍解决问题的方法;(3)归纳出必要的规律和概念。
新世纪的软件产业与集成电路产业
为推动我国信息产业和集成电路的发展，增强信息产业创新能力和国际竞争能力，带动传统产业改造和产品升级换代，国家实行“集成电路税收优惠、软件企业上市优先”的政策，国务院已于1999年7月印发了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》。 为打破几十年来，国内“硬件不做CPU，软件不做操作系统”的现象，中国国家高技术智能计算机系统专家组日前以国家的行为通过各种方式联合攻关，这为新世纪的软件与集成电路产业大发展吹响了世纪的号角。 中国科技大学的金西老师，获邀参加了中国国家高技术智能计算机系统(863-306)专家组主办的第一届中国自由软件发展战略研讨会，并作了演讲。现在我们将其在会议演讲文稿及通过各种渠道了解到的发展动态综述出来，答谢读者多年来对我刊的支持与厚爱，同时衷心祝贺我国的软件与集成电路产业在新世纪蒸蒸日上。 1国家鼓励的主要产业政策 国家鼓励的有关软件产业和集成电路产业的主要产业政策如下： 第十条支持开发重大共性软件和基础软件。国家科技经费重点支持具有基础性、战略性、前瞻性和重大关键共性软件技术的研究与开发，主要包括操作系统、大型数据库管理系统、网络平台、开发平台、信息安全、嵌入式系统、大型应用软件等基础软件和共性软件。属于国家支持的上述软件研究开发项目，应以企业为主，产学研相结合，通过公开招标方式，择优选定项目承担者。 第十一条支持国内企业、科研院所、高等学校与外国企业联合设立研究与开发中心。 第四十二条符合下列条件之一的集成电路生产企业，按鼓励外商对能源、交通投资的税收优惠政策执行。
(一)投资额超过80亿元人民币;
(二)集成电路线宽小于0.25μm的。 2软件产业 2.1我国软件业现状 进入21世纪，信息技术将渗透到经济建设和社会生活的各个方面，软件将会成为突出体现一个国家经济优势的产业。我国软件业在1990年软件的销售额仅为2.2亿元人民币，1999年中国软件市场总销售额增加到176元亿人民币，增长79倍，每年的发展速度都在20%以上;2000年中国软件市场的销售额约225亿元人民币左右，较1999年增长27.8%。软件产业做为支柱产业的形象越来越明显。 2.2我国软件业与印度软件业的差距 我国软件业的发展和国外软件业相比还有很大的差距，独立自主开发的软件所占比例还很小。
早在1998年的统计资料就表明软件产品市场销售额为138亿元人民币，约占当年世界软件市场份额的1%;软件产品出口约为6500万美元，而同期印度的软件出口额已达到26.5亿美元，约是我国的40倍。2000年印度软件产业销售额达57亿美元左右，出口达39亿美元，这比我国2000年销售总额要多40%左右。 2.3我国政府对软件产业的态度 软件业已成为衡量一个国家综合国力的标志之一。软件产业的快速发展对各国保持经济稳定、持续发展起到了关键作用。在发达国家，软件业已超过钢铁、汽车和石油等传统产业成为国民经济的重要支柱;而在中国信息产业中，软件市场尚不及硬件的20%，软件产业发展的滞后已经引起我国政府和有志之士的高度重视。 科技部副部长徐冠华谈到，90年代以来，信息技术及其产业发展令人目不暇接，国际信息产业结构正在进行战略调整。由以硬件为主导向以软件为主导过渡，软件的重要性日益显著。在软件产业方面，正在发生着由销售导向向服务导向转变。
以Linus为代表的共享软件的出现，促使软件由垄断封闭型开发，向社会开放型的开发方向演化，这代表已在网络上合作进行研发的新趋势。这种趋势迫切要求不甘落后的国家，必须尽快形成自己的软件开发实力，壮大自己的软件产业，在未来经济和产业之林中占有一席之地。软件园在国家整个软件产业发展中的核心作用、牵引作用和示范作用都已得到体现，软件园的建设发展，已成为当地开拓新经济增长点的重要方向，集中发展是实现软件产业能够快速发展的战略选择。 软件产业是以智力和人力为主要经营资源，以知识和信息为经营载体，以创新为主要经营特色的知识、智力密集型产业，是典型的知识产业，是知识经济的核心。
信息产业部副部长曲维枝指出，软件产业有以下两个显著的特点： (1)软件产业以人才为本，高素质、高水平、稳定的软件技术人才队伍是产业发展的必要条件。 (2)软件产业以创新为主要发展动力，必须在技术、产品、市场和管理的不断创新中取得发展。
曲副部长还指出：我国政府应从以下几方面着手，为软件产业营造良好的政策和经济环境： (1)尽快制定配套的软件产业政策，推动我国软件产业的快速发展。 (2)通过设立软件专项基金等措施启动市场，推动软件产业发展。 (3)重视对软件的产业化、软件人才队伍的稳定和培养。 (4)强化行业管理、严格质量控制。要在系统集成商与软件开发商中大力推广ISO9000和CMM认证及软件企业的资质认证，以及对系统集成工程要实行工程监理制度。 (5)开展国际合作，开拓国际市场。 3CMM模型 3.1CMM的由来 软件是知识产品，是人类智慧的结晶，软件系统的复杂程度也是超乎想象，不同于一般的生产过程。
美国卡内基·梅隆大学软件工程研究所(CMN/SE)受美国国防部的委托，开发了软件能力成熟度模型(CMM)，为软件工程过程管理和实施开辟了一条新的途径。CMM主要用于评估和改进软件企业中的以软件能力为标志的软件活动。它能帮助软件企业改进和优化管理，在提高软件开发水平和效率的同时提高产品的质量和可靠性，实现软件生产工程化。根据软件生产的历史和现状，CMM框架用5个不断进货的层次来表达软件组织活动的行为特征及相应问题，其中初始层是混沌的过程;可重复层是经过训练的软件过程;定义层是标准一致的软件过程;管理层是可预测的软件过程;优化层是能持续改善的软件过程。在CMM框架的不同层次中，需要解决具有相应层次特征的软件过程问题。因此，一个软件组织首先需要了解自己处于哪一个层次，然后才能针对该层次的行为特征解决相关问题。任何软件组织致力于软件过程改善时，只能是循序渐近地向相邻的上一层进化;而且向更成熟层次进化时，原有层次中那些已具备的能力还应该保持和发扬。
3.2CMM的国际地位 CMM已得到了国际上普遍的认可，并对计算机软件行业产生了深远的影响，它可以通过对软件组织软件能力的评价、软件过程的评估及改进，提高开发软件产品的能力和质量，是我国软件企业走向世界迅速发展的必由之路。我国软件业和印度相比出口额差别很大，其中原因很多，就企业自身管理而言，我们比印度差得更多。从行业本身角度来看，印度软件行业导入CMM模型是其成功的重要因素。目前，全球已有72家企业通过了CMM4级和5级评估，其中印度就有24家，通过CMM模式的管理，印度大幅度提高了其软件开发能力及软件产品的质量，保证了向美国和欧洲软件出口的高速增长。与此相比，我国软件企业2000年前只有北京鼎新公司通过CMM2级认证。
我国的软件开发整体水平是印度十年前的水平，软件生产方式普遍是手工作坊的软件生产过程，处于有章不循和无章可循的混沌状态。外部环境的改善、政府的支持和保护、资金问题的改善，给软件业的发展提供了一个良好的发展平台;但外因是要通过内因来起作用的，在我们抱怨资金缺乏、不堪税赋、人才流失等问题时，应该好好的反思软件企业的自身问题，用CMM作为一面镜子去发现、查找、评估企业在软件生产过程中的问题，我们缺乏的是科学化、系统化、规范化的管理，也就是突破CMM2级的问题。实施CMM是软件企业加强自身管理，提高素质，摆脱困境的必经之路，是软件业与国际接轨的重要举措。 3.3中国的CMM认证 令人欣慰的是，在这次2000年中国自由软件发展及应用战略研讨会上，摩托罗拉中国软件中心的经理在演讲中公布，摩托罗拉中国软件中心是中国大陆第一个基于“软件能力成熟模型”(CMM)开展其业务的软件开发机构。CMM由五级组成，第一级为最低，第五级代表最高水平。目前，大部分软件组织通过的认证属于一级或二级。摩托罗拉中国软件中心已于2000年9月通过了顶级(五级)评估，成为中国首家达到顶级的软件企业，也使中国成为继美国、印度之后第三个拥有顶级企业的国家。那位经理特别强调整个摩托罗拉中国软件中心完全是由中国人组成，中国人也能做到CMM顶级。
会上，有不少软件开发商质询摩托罗拉中国软件中心说，CMM2级认证过程需百万美金以上费用，有没有这个必要吗?摩托罗拉中国软件中心用一组数据展示其在向争取高级别认证过程中的大幅提高效率作了肯定的答复，也就说明了，随着项目复杂度的日益增加，“软件能力成熟模型”已经成为及时和高品质软件产品的保障，是企业竞争力提高的象征。摩托罗拉中国软件中心不仅在公司内部使用“能力成熟模型”，而且积极倡导并推广该模型的应用，同时为国内外其他软件组织提供软件工程方面的咨询服务。
CMM的思想、原理、工具、方法无疑对我国软件产业的加速发展起到巨大的推动作用，它必将对我国软件产业的评估、认证、引导以及软件企业内部的优化与发展产生深远的影响。 4集成电路产业 4.1 集成电路制造技术已推进到深亚微米领域 集成电路制造技术进入深亚微米领域的发展趋势主要有: 1. 加工微细化 微细化的关键是光刻。据研究,光学光刻的极限是0.12μm。通过开发短波长光源、大数值孔径镜头、变形照明、移相掩膜以及先进的抗蚀剂工艺技术等已将光学光刻推进到实用线宽0.25μm,可满足256M DRAM制造的需要。
日立公司已用这些技术实现了0.13μm的线宽。 2.硅片大直径化 芯片尺寸随着集成度提高而增大,使圆片能分割的芯片数减少,导致成本增大。世界各大IC厂商集团经讨论决定将新世纪第一个主流硅片直径定为12英寸。 3.加工环境、设备及材料超净化 随着加工微细化、超净要求越来越高,如线宽为0.25μm时,要求硅片缺陷尺寸小于0.05μm,工艺气体>0.02μm的杂质每立方英尺少于1个,对生产环境、设备以及各种气体、化学品、原材料等的尘粒及杂质都有严格的限制。 4.生产线自动化、柔性化 加工的复杂性、精度和净化的要求不断提高,生产线自动化。
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