程序設(shè)計語言原理課件

1、第1頁程序設(shè)計語言原理第2頁程序設(shè)計語言原理 一門理論性較強(qiáng)的提高型課程，從更高的層次來理解各種語言機(jī)制，指導(dǎo)對計算機(jī)語言的學(xué)習(xí)和程序設(shè)計分析并理解各類高級程序設(shè)計語言范型與理論模型；掌握程序設(shè)計語言各主要成分設(shè)計中的關(guān)鍵問題、主要步驟、表示法的基本技能；學(xué)會分析、選擇、調(diào)合、折中、設(shè)計語言的特征。第3頁程序設(shè)計語言原理教材：程序設(shè)計語言原理 麥中凡 北航出版社參考書：程序語言原理（第五版），Robert W.Sebesta，機(jī)械工業(yè)出版社；程序設(shè)計語言：原理與實踐（第二版），Kenneth C. Louden，電子工業(yè)出版社；程序設(shè)計語言：設(shè)計與實現(xiàn)（第四版），Terrence W. Pra

2、tt，Marvin V. Zelkowitz，電子工業(yè)出版社；程序設(shè)計語言：概念和結(jié)構(gòu)（第二版），Ravi Sethi，機(jī)械工業(yè)出版社。參考教材程序設(shè)計語言原理（第八版），Robert W.Sebesta，機(jī)械工業(yè)出版社（￥75）編程語言原理（第十版），￥68.32012年600p討論語言構(gòu)成的設(shè)計問題分析常見語言的設(shè)計選擇比較各種備選方案第4頁參考教材程序設(shè)計語言 概念和結(jié)構(gòu)（第二版）￥452002年460p貝爾實驗室/國外大學(xué)教材以命令式/OO為基礎(chǔ)常規(guī)語言的基本問題與程序語言有關(guān)的理論問題第5頁參考教材程序設(shè)計語言：設(shè)計與實現(xiàn)（第四版）￥43Programming LanguagesDe

3、sign and Implementation2001年460p語法語義編譯之間的關(guān)系語言機(jī)制多種語言的編程案例第6頁參考教材七周七語言 理解多種編程范型（￥59）Seven Languages in Seven WeeksA Pragmatic Guide to Learning Programming LanguagesRuby（OO）Io（原型/并發(fā)）Prolog（邏輯）Scala（OO+函數(shù)）Erlang（函數(shù)）Clojure（混搭/并發(fā)）Haskell（純涵）第7頁參考教材設(shè)計實現(xiàn)類的參考書，以編譯為基礎(chǔ)編譯程序設(shè)計藝術(shù) 理論與實踐（2009）偏概念和理論程序設(shè)計語言的形式語義（20

4、03）以語義為基礎(chǔ)，理論很強(qiáng)編程語言實現(xiàn)模式（2011）要點案例，虛擬機(jī)原理兩周自制腳本語言（2012/日）實戰(zhàn)性進(jìn)階指導(dǎo)第8頁課程內(nèi)容第0章 緒論第1章 程序設(shè)計語言發(fā)展與分類第2章 程序設(shè)計語言設(shè)計概述第3章 過程式程序設(shè)計語言第4章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言第5章 函數(shù)式程序設(shè)計語言第6章 邏輯式程序設(shè)計語言第7章 并發(fā)程序設(shè)計語言第8章 平臺無關(guān)程序設(shè)計語言第9章 描述性程序設(shè)計語言第10章 指稱語義的原理與應(yīng)用第11章 代數(shù)語義學(xué)第9頁第0章 導(dǎo) 論什么是程序設(shè)計語言(PL)為什么研究PL語言規(guī)范與處理器本課程內(nèi)容與要求第10頁0.1 什么是程序設(shè)計語言（PL）?人機(jī)通信媒體(介)，軟件

5、的載體人工語言 機(jī)器識別，方便人使用形式語言 無二義性必須可執(zhí)行它是計算機(jī)科學(xué)與計算機(jī)工程的交匯點計算機(jī)科學(xué)是在符號學(xué)、集合論、離散數(shù)學(xué)、組合數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展的以符號語言表達(dá)的軟件還要滿足正確性、可靠性、安全性、可擴(kuò)充、可移植、方便性第11頁第12頁1900193019401950196019701980199019101920自動數(shù)學(xué) POSTAlfred North Whitehead BertrandRussell 符號邏輯(1910)不完全理論 , Goedel(1931)Giuseppe Peano集合論(1895)POST系統(tǒng)遞歸函數(shù)論Church,Rosser(1930s)可計算理

6、論Turing(1936)信息論Shannon形式語法定義Backus 和Naur隨機(jī)算法形式語言理論 Chomsky自動化理論電子學(xué)開關(guān)理論復(fù)雜性理論計算機(jī)密碼學(xué)(1976)Diffie,Hellman公共密鑰系統(tǒng)(1978)Rivest,Shamir,AdelmanKnuth:詞法分析方法編譯理論編譯的編譯EL/1:可擴(kuò)展式語法第13頁1930194019501960197019801990POST 系統(tǒng)遞歸函數(shù)理論 Church,Rosser(1930s)可計算理論Turing(1936)演算 Church(1941)程序正確性和驗證(1960s)引用透明,Strachey形式語義定義S

7、ECD機(jī),Landin(1964)PL/1的Vienna定義(1967)指稱語義學(xué)(1971)Scott,Strachey)Milner:類型理論(1978)函數(shù)式語言:ML Miranda Haskell并發(fā)性 Dijkstra(1968)Hoare:CPS(1978)分布式計算Lamport協(xié)作計算1988第14頁重要性程序設(shè)計語言的研究和開發(fā)處于計算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的中心：計算機(jī)理論和方法的研究，許多是由于語言發(fā)展的需求許多理論研究成果體現(xiàn)到程序語言的設(shè)計中實際應(yīng)用中最本質(zhì)的需要常反映到程序語言里，推動語言的演化和發(fā)展語言實現(xiàn)的需要是推動計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)演化的一個重要因素（如RISC）計算機(jī)

8、硬件的能力和特征也對程序語言的發(fā)展變化有著重要影響（今天和明天，并行性問題）理解程序設(shè)計語言，有助于提高對整個計算機(jī)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的認(rèn)識推動語言演化發(fā)展的要素：實際應(yīng)用的需要，硬件的發(fā)展和變化，人們對于程序設(shè)計工作的認(rèn)識發(fā)展，實現(xiàn)技術(shù)的開發(fā)，理論研究的成果第15頁重要性：圖靈獎1966-2010，45屆圖靈獎，有15屆由于與程序設(shè)計語言有關(guān)的工作而獲獎1966，Alan J.Perlis，早起語言和Algol 60的貢獻(xiàn)，圖靈獎第一位獲獎?wù)?971，John McCarthy，LISP語言，程序語義，程序理論1972，E.W.Dijkstra，Algol編譯，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計，并發(fā)概念和原語，形式

9、化推到，衛(wèi)式命令等1977，John Backus,Fortran語言，F(xiàn)P語言，BNF等1978，Robert Floyd，Algol編譯，編譯技術(shù)，程序優(yōu)化，歸納斷言法和前后斷言，程序正確性，編譯生成1979，K.E.Iverson,APL語言1980，C.A.R.Hoare，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計，case語句，公理語義學(xué)，并發(fā)程序的理論，CSP等1983，Dennis Ritchie和Thompson，C語言和UNIX1984，Niklaus Wirth, Alogl W, PL360, Pascal, Modula-1/2, Oberon，逐步求精，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計，語法圖1991，Robin

10、 Milner, ML語言，并發(fā)理論，CCS2001，Ole-Johan Dahl和Kristen Nygaard, Simula語言，OO概念2003，Alan Kay, Smaltalk語言，OO概念、語言和程序設(shè)計2005，Peter Naur, Algol 60語言的設(shè)計和定義，編譯，程序設(shè)計的原理和實踐2006，F(xiàn)rances Allen，優(yōu)化編譯和并行化2008，Barbara Liskov，數(shù)據(jù)抽象/OO/容錯/分布式計算程序的基礎(chǔ)和語言第16頁第16頁新趨勢：并行狹義的摩爾定律已失效，提高主頻的趨勢已停止并行環(huán)境已逐漸成為我們周圍最常見計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)的一部分如何做并行程序設(shè)計

11、的問題變成對每個計算機(jī)工作者的挑戰(zhàn)程序設(shè)計語言也需要反應(yīng)這方面的需求有關(guān)并行語言、程序和程序設(shè)計的問題，將在今后很多年里成為程序設(shè)計語言研究領(lǐng)域里最重要的問題第17頁第17頁第17頁新趨勢：并行有關(guān)并行系統(tǒng)和并行程序設(shè)計的研究已經(jīng)進(jìn)行了近40年，但對并行系統(tǒng)和如何設(shè)計實現(xiàn)并行系統(tǒng)的認(rèn)識仍很不成熟：已開發(fā)的并行系統(tǒng)（及分布式系統(tǒng)）經(jīng)常出現(xiàn)意料之外的錯誤并行系統(tǒng)的開發(fā)方法很難使用，開發(fā)低效，對開發(fā)人員缺乏良好支持描述并發(fā)系統(tǒng)的記法形式過于低級和細(xì)節(jié)，缺乏有效抽象手段 并發(fā)系統(tǒng)的驗證技術(shù)不成熟，系統(tǒng)缺乏可靠性的保證對于上述問題的研究和并發(fā)程序開發(fā)實踐將未來語言的發(fā)展影響有重大影響許多新語言里加入了并

12、行特征，包括Java、C# 等一些并行理論的研究成果被用于實踐，如JCSP人們重新開始重視無狀態(tài)的程序設(shè)計，函數(shù)式程序設(shè)計（如Erlang 語言受到許多人推崇），提出了一些新想法這方面的理論和實際技術(shù)研究將成為很長時間的研究熱點第18頁第18頁第18頁第18頁新趨勢：腳本語言近年腳本語言在計算機(jī)應(yīng)用盛行起來，重要實例：用于開發(fā)Web 服務(wù)端的PHP、ASP、JSP 等用于Web 客戶端網(wǎng)頁嵌入應(yīng)用的JavaScript 等用于更廣泛的應(yīng)用開發(fā)的Perl、Python、Ruby 等其他各種專門用途的腳本語言，如描述圖形界面的Tcl/tk與通用程序設(shè)計語言相比，通用腳本語言有如下特點：豐富的基礎(chǔ)數(shù)

13、據(jù)結(jié)構(gòu)，靈活的使用方式，支持快速的應(yīng)用開發(fā)基于解釋器的執(zhí)行，或者解釋和編譯的結(jié)合，可以立即看到開發(fā)的效果通常都沒有標(biāo)準(zhǔn)化，隨著應(yīng)用的發(fā)展變化和很快地擴(kuò)充一些語言形成了很好的社團(tuán)，開發(fā)了大量有用的庫腳本語言將如何發(fā)展？其發(fā)展趨勢怎樣？第19頁新趨勢：從語言本身的角度近幾年編程語言呈內(nèi)部發(fā)展趨勢:(1) 前十大熱門編程語言都借鑒了其他語言的功能，作為新功能引入。重要實例：Java 8 引入函數(shù)式編程；C+ 11 引入函數(shù)式編程、多線程、泛型編程；PHP 7 標(biāo)量類型和返回類型聲明、AST(抽象語法樹)、Native TLS(原生線程本地存儲)；(2) 面向標(biāo)準(zhǔn)的編程程序語言有各自的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則；(

14、3) 第三方模塊各種語言的框架和庫，推動語言的發(fā)展。重要實例：JavaScript的jQuery框架，C#的MVC框架，Python的Caffe、Theano等深度學(xué)習(xí)庫，R的darch、deepnet等深度學(xué)習(xí)庫；第20頁新趨勢：從工程方面的角度近幾年編程語言的工具呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：工具化代碼風(fēng)格檢查、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢查、代碼整理、無用代碼檢查等代碼管理功能工具化日益突出；(2) 工程化代碼質(zhì)量檢測、代碼壓縮、代碼合并、代碼優(yōu)化、代碼編譯、單元測試等代碼管理功能呈現(xiàn)流程自動化趨勢；(3) 自動化版本控制庫構(gòu)建測試報告持續(xù)集成；最新的自主編碼研究，已經(jīng)實現(xiàn)自動完成代碼補全和修復(fù)1，正在向進(jìn)一步的完全

15、自動化的代碼編寫發(fā)展。1 /kootenpv/neural_complete第21頁第21頁From www.T程序設(shè)計語言流行程度第22頁程序設(shè)計語言流行程度1、蘋果宣布Swift代替Objective-C之后，Objective-C迅速下滑；2、2016年漲幅上升最快的語言: GO語言；3、由于WordPress 8在網(wǎng)頁開發(fā)中占據(jù)27.3%的份額，它依舊被收編為PHP；第23頁第23頁續(xù)Programming LanguagePositionAug 2013PositionAug 2008PositionAug 1998PositionAug 1988Java114-C2211C+342

16、3Objective-C441-PHP55-C#68-(Visual) Basic7337Python8628-JavaScript91026-Ruby109-Lisp1617142Very Long Term HistoryFrom www.T近三年排名前20語言的初創(chuàng)和發(fā)行時間第24頁語言誕生商用/應(yīng)用JAVA1995 1996C19721973PHP19951997C+19831990Visual Basic19911991Perl19871991C#20002002Python19912000JavaScript19951996Ruby19952011Delphi19951999Pas

17、cal19701983Lisp/Scheme19581962PL/SQL19851985SAS19761985ABAP19851985D19992007Objective-C19831992Lua19931993MATLAB1970末1984Delphi/Object Pascal19861994Lisp19581962Transact-SQL1992+Visual Basic .NET20012002Ada19801983Assembly第25頁定義：可以編制軟件的機(jī)器可識別可執(zhí)行的表示法(或符號)系統(tǒng)第26頁續(xù)0.2 為什么研究PL人機(jī)交互界面永存 過去現(xiàn)在未來軟硬件技術(shù)窗口發(fā)展新語言 提

18、高軟件人員素質(zhì)通向理論的形式方法通用語言標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化第27頁0.3 語言規(guī)范與處理器PL語言不是軟件它只是一規(guī)范參考手冊（LRM）規(guī)定符號元素語法語義（形式的 非形式的）按它的規(guī)定寫出的程序是軟件PL翻譯器也是軟件一種語言到另一種語言：翻譯器一種語言到目標(biāo)碼 編譯器 先翻譯、優(yōu)化后執(zhí)行 高效解釋器 即譯即執(zhí)行 低效 靈活第28頁0.4 本課程內(nèi)容與要求第29頁本書分為四部分PL的一般概述，形式語法復(fù)習(xí) 0-2章各種PL范型 3-10章語義理論 10-11章要求習(xí)題作業(yè)平時占50%計分 考試占50%計分0.5 計算學(xué)科命名的背景如何認(rèn)知計算學(xué)科，有著不少爭論：1984年7月，美國計算機(jī)科學(xué)與工

19、程博士單位評審部的領(lǐng)導(dǎo)們，在猶他州召開的會議上對計算認(rèn)知問題進(jìn)行了討論；這一討論以及其他類似討論促使（美國）計算機(jī)協(xié)會（ACM）與（美國）電氣和電子工程師學(xué)會計算機(jī)分會（IEEE/CS）于1985年春聯(lián)手組成任務(wù)組；經(jīng)過近4年的工作，任務(wù)組提交了在計算教育史上具有里程碑意義的“計算作為一門學(xué)科”（Computing as a Discipline）報告。0.5 計算學(xué)科命名的背景“計算作為一門學(xué)科”報告論證了計算作為一門學(xué)科的事實回答了計算學(xué)科長期以來一直爭論的一些問題；并將當(dāng)時的計算機(jī)科學(xué)、計算機(jī)工程、計算機(jī)科學(xué)和工程、計算機(jī)信息學(xué)以及其他類似名稱的專業(yè)及其研究范疇統(tǒng)稱為計算學(xué)科。0.5 計

20、算學(xué)科的定義“計算”的定義“計算”是從一個符號行得出另一個符號行的變換；“計算”的概念可以用符號簡潔地表示如下：: 當(dāng)然，符號和各自表示了某種信息，因此也可以說，計算是一種信息變換。0.5 計算學(xué)科的定義從“計算”的定義可知，它至少涉及兩個方面：用計算機(jī)求解問題的時候，首先需要用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)表示問題，然后再用適當(dāng)?shù)乃惴▽χ@些數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，進(jìn)而獲得問題的求解結(jié)果；這種所謂的“問題抽象、形式化描述、自動化(計算機(jī)化)”的解題思路，實際上就是具有“抽象能力與形式化描述能力” 的“計算機(jī)思維”；因此，就“計算機(jī)思維”而言，有兩門課是計算機(jī)專業(yè)的大學(xué)生必須學(xué)習(xí)的：形式語言與自動機(jī)和算法設(shè)計與分析。0.5

21、 計算學(xué)科的定義計算學(xué)科是對描述和變換信息的算法過程進(jìn)行的系統(tǒng)研究，包括理論、分析、設(shè)計、效率、實現(xiàn)和應(yīng)用等。計算學(xué)科包括對計算過程的分析以及計算機(jī)的設(shè)計和使用。學(xué)科的廣泛性在下面一段來自美國計算科學(xué)鑒定委員會發(fā)布的報告摘錄中得到強(qiáng)調(diào)：計算學(xué)科的研究包括從算法與可計算性的研究到根據(jù)可計算硬件和軟件的實際實現(xiàn)問題的研究。這樣，計算學(xué)科包括從總體上對算法和信息處理過程進(jìn)行的研究，也包括滿足給定規(guī)格要求的有效而可靠的軟硬件設(shè)計它包括所有科目的理論研究、實驗方法和工程設(shè)計。0.5 計算學(xué)科的根本問題計算學(xué)科的根本問題是：“什么能被（有效地）自動進(jìn)行”；計算學(xué)科來源于對算法理論、數(shù)理邏輯、計算模型、自動

22、計算機(jī)器的研究，并與存儲式電子計算機(jī)的發(fā)明一起，形成于20世紀(jì)40年代初期。0.5 計算學(xué)科的發(fā)展計算學(xué)科現(xiàn)已成為一個龐大的學(xué)科無論是教師，學(xué)校，還是學(xué)生和家長都希望有一份權(quán)威性的報告來了解學(xué)科的相關(guān)情況。為此，IEEE/CS和ACM任務(wù)組作了大量的工作，并于2001至2005年，分別提交了：計算機(jī)科學(xué)（Computer Science ，簡稱CS）信息系統(tǒng)（Information System，簡稱IS）軟件工程（Software Engineering，簡稱SE）計算機(jī)工程（Computer Engineering，簡稱CE）信息技術(shù)（Information Technology ，簡稱I

23、T）5個學(xué)科分支（專業(yè)）的教程以及相應(yīng)的總報告，報告還給出了5個分支學(xué)科的知識體以及相應(yīng)的核心課程，為各專業(yè)教學(xué)計劃的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)，同時也為公眾認(rèn)知和選擇這些專業(yè)提供幫助。第37頁Computing Curricula 2005第37頁不同類型教學(xué)計劃的問題空間示意圖理論應(yīng)用組織與系統(tǒng)行為CS計算機(jī)科學(xué)方向IT信息技術(shù)方向SE軟件工程方向CE計算機(jī)工程方向摘自CC2005第39頁0.6 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)體系CC2001一.DS. Discrete Structures主要內(nèi)容包括集合論，數(shù)理邏輯，近世代數(shù)，圖論以及組合數(shù)學(xué)等。該領(lǐng)域與計算學(xué)科各主領(lǐng)域有著緊密的聯(lián)系，CC2001為了強(qiáng)調(diào)它的重

24、要性，特意將它列為計算學(xué)科的第一個主領(lǐng)域。該主領(lǐng)域以“抽象”和“理論”兩個學(xué)科形態(tài)出現(xiàn)在計算學(xué)科中，它為計算學(xué)科各分支領(lǐng)域解決其基本問題提供了強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)工具。第39頁第40頁0.6 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)體系二. PF. Programming Fundamentals主要內(nèi)容包括程序設(shè)計結(jié)構(gòu)，算法，問題求解和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。它考慮的是如何對問題進(jìn)行抽象。它屬于學(xué)科抽象形態(tài)方面的內(nèi)容。并為計算學(xué)科各分支領(lǐng)域基本問題的感性認(rèn)識(抽象)提供方法?；締栴}主要包括:1.對給定的問題如何進(jìn)行有效的描述并給出算法？2.如何正確選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？3.如何進(jìn)行設(shè)計，編碼，測試和調(diào)試程序?第40頁第41頁0.6 計算機(jī)科

25、學(xué)與技術(shù)體系三.AL. Algorithms and Complexity 主要內(nèi)容包括算法的復(fù)雜度分析,典型的算法策略,分布式算法,并行算法,可計算理論,P類和NP類問題,自動機(jī)理論,密碼算法以及幾何算法等.基本問題主要包括:1.對于給定的問題類,最好的算法是什么?要求的存儲空間和計算時間有多少?空間和時間如何折衷?2.訪問數(shù)據(jù)的最好方法是什么?3.算法最好和最壞的情況是什么?4.算法的平均性能如何?5.算法的通用性如何?第41頁第42頁0.6 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)體系四.PL. Programming Languages主要內(nèi)容包括程序設(shè)計模式,虛擬機(jī),類型系統(tǒng),執(zhí)行控制模型,語言翻譯系統(tǒng),程

26、序設(shè)計語言的語義學(xué),基于語言的并行構(gòu)件等.第42頁第43頁0.6 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)體系四.PL. Programming Languages理論形態(tài)的主要內(nèi)容:包括形式語言和自動機(jī),圖靈機(jī)(過程式語言的基礎(chǔ)),POST系統(tǒng)(字符串處理語言的基礎(chǔ)),lamda-演算(函數(shù)式語言的基礎(chǔ)),形式語義學(xué),謂詞邏輯,時態(tài)邏輯,近世代數(shù)等. 第43頁第44頁0.6 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)體系四.PL. Programming Languages基本問題主要包括:1.語言(數(shù)據(jù)類型,操作,控制結(jié)構(gòu),引進(jìn)新類型和操作的機(jī)制)表示的虛擬機(jī)的可能組織結(jié)構(gòu)是什么?2.語言如何定義機(jī)器?機(jī)器如何定義語言?3.什么樣的表示法

27、(語義)可以有效地用于描述計算機(jī)應(yīng)該做什么?第44頁第45頁0.6 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)體系五.AR. Architecture and Organization六.OS. Operating Systems 七.NC. Net-Centric Computing 八.HC. Human-Computer Interaction九.GV. Graphics and Visual Computing 、十.IS. Intelligent Systems 十一.IM. Information Management 十二.SE. Software Engineering 十三.SP. Social an

28、d Professional Issues十四.CN. Computational Science 第45頁“計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)劃分教育部高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會在“計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)名稱下，鼓勵不同學(xué)校根據(jù)社會需求和自身的實際情況，為學(xué)生提供不同類型的、本科水平的教學(xué)計劃考慮三種不同的類型：科學(xué)型(CS)、工程型(CE和SE)、應(yīng)用型(信息技術(shù)型IT) 其中工程型又分為計算機(jī)工程與軟件工程兩類軟件工程一級學(xué)科群體軟件工程軟件服務(wù)工程軟件工程管理與技術(shù)領(lǐng)域軟件工程“計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)劃分CS2013的產(chǎn)生背景為順應(yīng)計算機(jī)科學(xué)前沿理論和技術(shù)發(fā)展以及工業(yè)界的需求，每十年，

29、ACM和IEEE-CS會共同發(fā)起制定關(guān)于“計算機(jī)科學(xué)”學(xué)科的課程大綱目的是為全球“計算機(jī)科學(xué)”專業(yè)的教學(xué)提供最新的課程指導(dǎo)已分別于1968、1978、1991和2001發(fā)布了前期版本最近的CS2008版本，是臨時版自2001年起，“計算機(jī)科學(xué)”分為計算機(jī)科學(xué)（CS），計算機(jī)工程（CE），信息系統(tǒng)（IS），信息工程（IT）以及軟件工程（SE）最新完整版于2013發(fā)布，命名為CS2013該版本的制定工作從2010年秋季開始CS2013遵循的理念大帳棚策略（Big Tent）涵蓋包括最新發(fā)展在內(nèi)的計算機(jī)科學(xué)各領(lǐng)域起到橋梁作用，關(guān)聯(lián)相關(guān)交叉學(xué)科控制學(xué)時總數(shù)與CS2001相比，學(xué)時總數(shù)不增加提供真實課程

30、范例給出包含各知識點的真實范例課程兼容習(xí)俗和文化的需要兼容不同的培養(yǎng)目標(biāo)、資源和限制條件兼容不同的學(xué)院規(guī)模、學(xué)院類型以及可利用的資源CS2013知識點（Knowledge Area）與學(xué)時安排Knowledge Area CS2013 Tier1CS2013Tier2 CS2008Core CC2001Core AL-Algorithms and Complexity 19 9 31 31 AR-Architecture and Organization 0 16 36 36 CN-Computational Science 1 0 0 0 DS-Discrete Structures 37

31、4 43 43 GV-Graphics and Visual Computing 2 1 3 3 HC-Human-Computer Interaction 4 4 8 8 IAS-Security and Information Assurance 2 6 - - IM-Information Management 1 9 11 10 IS-Intelligent Systems 0 10 10 10 NC-Networking and Communication 3 7 15 15 OS-Operating Systems 4 11 18 18 PBD-Platform-based Dev

32、elopment 0 0 - - PD-Parallel and Distributed Computing 5 10 - - PL-Programming Languages 8 20 21 21 SDF-Software Development Fundamentals 42 0 47 38 SE-Software Engineering 6 21 31 31 SF-Systems Fundamentals 18 9 - - SP-Social and Professional Issues 11 5 16 16 Total Core Hours 163 142 290 280 CS201

33、3的特點操作靈活順應(yīng)發(fā)展順應(yīng)前沿理論和技術(shù)發(fā)展以及工業(yè)界的需求新增知識點做出調(diào)整的知識點重視系統(tǒng)、重視基礎(chǔ)保留經(jīng)典強(qiáng)調(diào)交叉新增知識點2010年12月，ACM/IEEE CS2013工作組對全球計算機(jī)系系主任進(jìn)行問卷調(diào)查，收到201份有效反饋。反饋表明關(guān)于計算機(jī)專業(yè)核心知識，排名前三的是計算思維、程序設(shè)計基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建議加入課程體系的新內(nèi)容，排名前三的是信息安全、分布和并行計算、移動計算在新的課程體系CS2013中，將加入分布和并行計算、信息安全、系統(tǒng)基礎(chǔ)、基于平臺的編程這四大塊核心知識模塊CS2013 & CS2008 Knowledge Areas 2013: 18 KAAL - Algo

34、rithms and Complexity AR - Architecture and OrganizationCN - Computational ScienceDS - Discrete StructuresGV - Graphics and Visual ComputingHC - Human-Computer InteractionIAS - Information Assurance and Security IM - Information Management IS - Intelligent SystemsNC - Networking and CommunicationsOS

35、 - Operating SystemsPBD - Platform-based DevelopmentPD - Parallel and Distributed ComputingPL - Programming LanguagesSDF - Software Development FundamentalsSE - Software Engineering SF - Systems FundamentalsSP - Social and Professional Issues 2008: 14 KAAlgorithms and Complexity (AL) Architecture an

36、d Organization (AR) Computational Science (CN)Discrete Structures (DS)Graphics and Visual Computing (GV)Human-Computer Interaction (HC)Information Management (IM)Intelligent Systems (IS)Net-Centric Computing (NC) Operating Systems (OS) Programming Fundamentals (PF) Programming Languages (PL) Softwar

37、e Engineering (SE)Social and Professional Issues (SP)新增知識點PD. Parallel and Distributed Computing (5 Core-Tier1 hours, 9 Core-Tier2 hours，14 total) IAS. Information Assurance and Security (2 Core-Tier1 hours, 6 Core-Tier2 hours ，8 total) SF. Systems Fundamentals (18 core Tier 1, 9 core Tier 2 hours,

38、27 total) NC. Networking and Communication (3 Core-Tier1 hours, 7 Core-Tier2 hours， 10 total) PBD. Platform-Based Development (Elective)這兩個知識點原來涵蓋在“Net-Centric Computing（NC）”知識點中，現(xiàn)在NC更名為“Networking and Communication”，新增PDB知識點講述基于平臺的編程第15屆全國高校計算機(jī)系主任院長論壇PD. Parallel and Distributed Computing除此之外，強(qiáng)調(diào)在其它

39、課程中也需要滲透并行計算知識，比如在算法課程中介紹并行算法，體系結(jié)構(gòu)課程中介紹多核的內(nèi)容，等等Core-Tier1hours Core-Tier2hours IncludesElectives PD/Parallelism Fundamentals 2 N PD/Parallel Decomposition 1 3 N PD/Communication and Coordination 1 3 Y PD/Parallel Algorithms, Analysis, and Programming 3Y PD/Parallel Architecture 1 1 Y PD/Parallel Per

40、formance Y PD/Distributed Systems Y PD/Formal Models and Semantics Y total510IAS. Information Assurance and SecurityCore-Tier1 hoursCore-Tier2HoursIncludesElectivesIAS/Fundamental Concepts 1 2 N IAS/Network Security 1 4 N IAS/Cryptography Y IAS/Risk Management Y IAS/Security Policy and Governance Y

41、IAS / Digital Forensics Y IAS / Security Architecture and Systems Administration Y IAS/Secure Software Design and Engineering Y total26SF. Systems FundamentalsCore-Tier 1hours Core-Tier 2hours SF/Computational Paradigms 3 SF/Cross-Layer Communications 3 SF/State-State Transition-State Machines 6 SF/

42、System Support for Parallelism 3 SF/Performance 3 SF/Resource Allocation and Scheduling 2 SF/Proximity 3 SF/Virtualization and Isolation 2 SF/Reliability through Redundancy 2 total189首次提出，需要從系統(tǒng)的觀點介紹軟件的基礎(chǔ)原理與策略PBD. Platform-Based Development NC. Networking and CommunicationNC. Networking and Communica

43、tionCore-Tier1hours Core-Tier2hours NC/Introduction 1.5 NC/Networked Applications 1.5 NC/Reliable Data Delivery 2 NC/Routing And Forwarding 1.5 NC/Local Area Networks 1.5 NC/Resource Allocation 1 NC/Mobility 1 total37CS 2008 NC. Net-Centric Computing (15 core hours)NC/Introduction(2)NC/Network Commu

44、nication (7)NC/Network Security (6)NC/Web OrganizationNC/Networked ApplicationsNC/Network ManagementNC/CompressionNC/Multimedia TechnologiesNC/Mobile ComputingPBD. Platform-Based DevelopmentIncludes ElectivesPBD/Introduction Y PBD/Web Platforms Y PBD/Mobile Platforms Y PBD/Industrial Platforms Y PBD

45、/Game Platforms Y 不再過多的強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)通訊知識，強(qiáng)調(diào)從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的角度給出相關(guān)知識適應(yīng)移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，單獨形成PBD知識點做出調(diào)整的知識點SDF. Software Development Fundamentals (42 Core-Tier1 hours，42 total)由Programming Fundamentals (PF)精煉改進(jìn)而得AR. Architecture and Organization (0 Core-Tier 1 hours, 16 Core-Tier 2 hours , 16 total) PL. Programming Languages (

46、8 Core-Tier1 hours, 20 Core-Tier2 hours , 28 total) SE. Software Engineering (6 Core-Tier1 hours; 21 Core-Tier2 hours)CN. Computational Science1 Core-Tier1 hours, 0 Core-Tier2 hoursSDF. Software Development FundamentalsCore-Tier1hours Includes Electives SDF/Algorithms and Design 11 N SDF/Fundamental

47、 Programming Concepts 10 N SDF/Fundamental Data Structures 12 N SDF/Development Methods 9 N total42CS 2008 PF. Programming Fundamentals (47 core hours)PF/Fundamental Constructs (9)PF/Algorithmic Problem Solving (6)PF/Data Structures (10)PF/Recursion (4)PF/Event Driven Programming (4)PF/Object Orient

48、ed (8)PF/Foundations Information Security (4)PF/Secure Programming (2)從軟件開發(fā)的觀點介紹軟件的基礎(chǔ)原理與制作策略AR. Architecture and OrganizationCore-Tier 2Hours IncludesElectiveAR/Digital logic and digital systems 3 N AR/Machine level representation of data 3 N AR/Assembly level machine organization 6 N AR/Memory syst

49、em organization and architecture 3 N AR/Interfacing and communication 1 N AR/Functional organization Y AR/Multiprocessing and alternative architectures Y AR/Performance enhancements Y total16CS 2008 AR. Architecture and Organization (36 core hours)AR/Digital Logic And Data Representation (7)AR/Compu

50、ter Architecture And Organization (9)AR/Interfacing And I/O Strategies (3)AR/Memory Architecture (5)AR/Functional Organization (6)AR/Multiprocessing (6)AR/Performance EnhancementsAR/Distributed ArchitecturesAR/DevicesAR/Directions In Computing課時更精練PL. Programming LanguagesCore-Tier1hoursCore-Tier2ho

51、ursIncludesElectivesPL/Object-Oriented Programming 4 6 N PL/Functional Programming 3 4 N PL/Event-Driven and Reactive Programming 2 N PL/Basic Type Systems 1 4 N PL/Program Representation 1 N PL/Language Translation and Execution 3 N PL/Syntax Analysis Y PL/Compiler Semantic Analysis Y PL/Code Gener

52、ation Y PL/Runtime Systems Y PL/Static Analysis Y PL/Advanced Programming Constructs Y PL/Concurrency and Parallelism Y PL/Type Systems Y PL/Formal Semantics Y PL/Language Pragmatics Y PL/Logic Programming Y total820CS2008 PL. Programming Languages (21 core hours)PL/Overview(2)PL/Virtual Machines(1)

53、PL/Basic Language Translation(2)PL/Declarations And Types(3)PL/Abstraction Mechanisms(3)PL/Object Oriented Programming(10)PL/Functional ProgrammingPL/Language Translation SystemsPL/Type SystemsPL/Programming Language SemanticsPL/Programming Language Design適應(yīng)現(xiàn)代編程語言的發(fā)展，以面向?qū)ο缶幊獭⒑瘮?shù)式編程以及事件驅(qū)動式編程為重點內(nèi)容SE. S

54、oftware EngineeringCore-Tier1 hours Core-Tier2hours IncludesElectives SE/Software Processes 1 2 Y SE/Software Project Management 3 Y SE/Tools and Environments 2 N SE/Requirements Engineering 1 3 Y SE/Software Design 4 4 Y SE/Software Construction 2 Y SE/Software Verification Validation 3 Y SE/Softwa

55、re Evolution 1 Y SE/Formal Methods Y SE/Software Reliability 1 Y total621CS2008 SE. Software Engineering (31 core hours)SE/Software Design (8)SE/Using APIs (5)SE/Tools And Environments (3)SE/Software Processes (2)SE/Requirements Specifications (4)SE/Software Verification Validation (3)SE/Software Ev

56、olution (3)SE/Software Project Management (3)SE/Component Based ComputingSE/Formal MethodsSE/Software ReliabilitySE/Specialized SystemsSE/Risk AssessmentSE/Robust And Security-Enhanced Programming適應(yīng)現(xiàn)代軟件工程的內(nèi)容，更加強(qiáng)調(diào)軟件項目管理、需求分析、軟件架構(gòu)等內(nèi)容CN. Computational ScienceCore-Tier1 hours Includes Electives CN/Funda

57、mentals 1 N CN/Modeling and Simulation Y CN/Processing Y CN/Interactive Visualization Y CN/Data, Information, and Knowledge Y total1CS2008 CN. Computational Science (no core hours)CN/Modeling And SimulationCN/Operations ResearchCN/Parallel Computation除了精煉了1個學(xué)時的fundamentals以外，按照建模、處理、交互以及數(shù)據(jù)（信息和知識）的軟件

58、框架重新組織知識內(nèi)容重視系統(tǒng)、重視基礎(chǔ)分別從軟件開發(fā)和系統(tǒng)兩個層面，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)原理與方法策略，學(xué)時數(shù)高，概括性廣SDF. Software Development Fundamentals (42 Core-Tier1 hours，42 total)includes fundamental concepts and skills that could appear in other software-oriented KAs (e.g., programming constructs from Programming Languages, simple algorithm analysis fr

59、om Algorithms and Complexity, simple development methodologies from Software Engineering)Core-Tier1hours Includes Electives SDF/Algorithms and Design 11 N SDF/Fundamental Programming Concepts 10 N SDF/Fundamental Data Structures 12 N SDF/Development Methods 9 N total42重視系統(tǒng)、重視基礎(chǔ)SF. Systems Fundamenta

60、ls (18 core Tier 1, 9 core Tier 2 hours, 27 total)The new Systems Fundamentals KA presents a unified systems perspective and common conceptual foundation for other KAs (notably Architecture and Organization, Network and Communications, Operating Systems, and Parallel and Distributed Algorithms)Core-