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计算机科学与技术中的系统论与辩证法

摘要:本文探讨了计算机科学与技术中的系统论及辩证法,包括物质和意识、联系与发展、时间和空间、理论和实践等范畴以及对立统一、质量互变、否定之否定等基本规律。应用上述理论阐述计算机软硬件系统、操作系统、程序设计语言与算法、计算机网络、计算机软硬件发展等方面存在的基本哲学问题,并将其应用于计算机教学,取得了较好的效果。
　　关键词:计算机;系统论;辩证法;认识论;哲学
　　世界是普遍联系和永恒发展的,以系统的观点和辩证的观点来认识世界是人们认识自然、社会及人类自身的最宝贵的思想武器。计算机是人类的发明,在计算机科学与技术中一定存在着系统论和辩证法的思想,发明者和使用者都在自觉和不自觉地运用它。
　　在计算机各专业课程的教学中普遍存在着重部分,轻整体;重微观,轻宏观;重分析,轻综合;重“点”轻“面”的现象。其原因主要在于缺乏宏观意义上的方法论作为指导。
　　将蕴藏于计算机各专业课程中的系统论和辩证法思想提取出来有利于教学计划制定者科学合理的安排课程;有利于教师从最一般意义上认识和分析问题,有针对性地进行教学;有利于学生掌握各课程之间的联系和各课程的本质,从而更好地理解和学习相关课程。
　　在国内,已有部分工作采用系统论与辩证法来阐释计算机科学与技术中的某些问题。赵致琢等[1][5]在计算科学导论中阐述了计算科学的意义、内容和方法,具体包括:什么是计算科学,计算科学发展主线和学科的基本问题,并将其应用于计算科学的教学计划和课程体系制定。董荣胜等[2]阐述了计算学科中各主领域发展的基本规律,揭示了各领域之间的内在联系,有助于人们对计算学科的深入理解。周长林等[3]在操作系统课程中从最一般意义上给出了操作系统的基本理论,指出了资源共享和进程并发是操作系统的两个基本特性,操作系统的所有内容都是围绕资源和进程展开的。陈次白等[4]应用对立统一思想分析了计算机科学与技术中存在的时间与空间、静态与动态、绝对与相对等问题。
　　本文将系统论与辩证法引入到计算机科学与技术中,用辩证观点解释计算机中的相关问题,并应用于课程教学和培养计划制定,取得了较好的效果。
　　1马克思主义哲学的主要观点
　　1.1辩证的唯物论
　　世界是物质的。物质决定意识,意识对物质具有反作用。物质是运动的。运动是绝对的,静止是相对的。时间和空间是物质运动的形式。
　　1.2唯物的辩证法
　　(1) 总观点:世界是普遍联系和永恒发展的。
　　(2) 三大基本规律:对立统一、质量互变和否定之否定。
　　(3) 若干范畴:整体与部分,具体与抽象,现象与本质等。
　　1.3认识论
　　(1) 理论与实践:实践是理论的基础;理论来源于实践,对实践具有指导作用。
　　 (2) 理性认识和感性认识:感性认识是理性认识的基础,理性认识是感性认识的升华。
　　2计算机科学与技术中的系统论与辩证法
　　2.1软件系统和硬件系统
　　计算机由硬件系统和软件系统组成。唯物辩证法认为,物质决定意识,意识对物质具有反作用。硬件相当于物质,软件相当于意识,二者相互影响、相互制约,处于动态平衡状态。好的硬件如果没有好的软件来配合,实际上是对硬件的一种浪费。好的软件如果没有好的硬件作依托,那么软件就无法发挥它的功能。硬件的发展能为软件的升级预留空间,软件的发展也对硬件的发展不断提出新的要求。
　　计算机硬件系统的雏形是冯诺一曼模型,该模型由主机、输入系统和输出系统组成,其设计体现了系统学的思想。
　　计算机软件系统的雏形是图灵机。图灵机实际上就是对0,1数据的操作,按中国古代哲学的观点,0和1分别表示阴和阳,二者对立统一,是表示信息的基本“细胞”。计算机所表现出来的各种文本、图像、动画、视频等信息都属于现象,而这些信息在最底层实际上都是0,1组合,是以布尔逻辑作为理论基础的,这才是本质。
　　2.2操作系统
　　操作系统是计算机的灵魂,是整个计算机系统的“管家婆”,是软件和硬件之间连接的纽带,负责软硬件资源的协调和使用。资源共享和进程并发是操作系统的两个基本组成部分。资源总是有限的,进程的目标就是要使有限的资源发挥最大的作用。通常情况下,应用软件向计算机系统请求使用资源,操作系统综合考虑效率、公平等情况,然后对各种请求进行协调,对各种资源进行分配。
　　时间和空间是操作系统必须要考虑的因素。操作系统中有很多时间和空间相互结合的例子。虚拟存储技术(请求分页、请求分段、请求段页式)是以时间换空间的例子;在该技术中,访问时间增加了,但是扩充了主存的逻辑容量,使得大于主存容