从核外电子(electron)到应用软件(software)------谈谈抽象和认知

        在这篇博文中， 我们来说说从核外电子(electron)到应用软件(software)的那些事， 顺便谈谈抽象和认知。  抽象是无处不在的， 也是一种认知过程， 存在于我们生活的方方面面， 来举几个例子。

       例子1： 你买了一个电饭煲做饭， 每天吃香喝辣， 但你从来不去想一下电饭煲的内部结构和原理。  那为什么你不去想这些东西呢？ 因为没有必要， 你的目的就是用电饭煲做饭， 仅此而已。 所以， 尽管电饭煲里面有电路和一些器件， 但你只需要关注几个按钮和指示灯就行了， 在这个过程中， 你对复杂的电饭煲设计和原理进行了抽象， 抽象成几个按钮和显示灯而已， 能做饭就行。

       例子2： 你坐火车， 从北京到深圳， 你买票就行了， 上车后在车上睡大觉就行， 你没有去关注火车具体走那条隧道， 走那条轨道， 你甚至不会关心它经过了哪个站。 为什么你不需要考虑这些细节问题呢？ 因为， 这些不是你需要考虑的， 这些是列车员和火车指挥系统需要考虑的。而你， 对这一系列复杂的问题进行抽象， 对你来说， 就是花钱， 买票， 达到目的地， 仅此而已。

       例子3： 你在开车的时候， 你永远不需要去想汽车的原理， 即使你懂汽车的原理， 即使你是汽车方面的权威专家， 即使你懂汽车的一切的一切， 你也不需要在开车的时候去想汽车的每一步原理， 因为你只需要关注汽车的功能， 而不是细节。 作为汽车专家的你， 如果开车的时候想汽车每一步的原理， 你还能开好车吗？ 所以， 你做的事情， 无非就是对汽车的一切原理和构造进行了抽象， 抽象成方向盘， 车刹等几个关键的部件。

       所以， 我们应该看到， 任何一个事物， 存在具体和抽象之分， 具体涉及细节结构和原理， 而抽象则可大致理解外部的特性和功能。 至于什么时候该关注具体， 什么时候该关注抽象， 这可以以目的来决定。 这就好比， 如果你是做手机的工程师， 那么你自然需要懂手机的内部相关具体原理。 如果你仅仅是用手机的人， 那么你更多的是关注手机有哪些按钮和功能， 以及怎么使用， 说白了， 你对复杂的手机进行了抽象。

       抽象是重要的， 它能屏蔽一些复杂的， 甚至是不必要的细节， 每个人只需要关注所需要关注的层次即可。 人们天生就会抽象， 想一想， 是不是这样。 在我们工作和学习中， 也需要学会抽象， 让自己从繁杂的事情中解脱出来。 所以， 你老板经常会问你， 这个搞完没， 那个搞完没， 他一般不需要关注你的过程， 他只需要关注你的结果， 这个结果是对过程进行抽象的结果。 邓小平同志的白猫黑猫论， 就是关注抽象结果的一个很好范例。

       下面来说从核外电子(electron)到应用软件(software)

       电子、原子、分子------基本粒子层

       学过中学物理/化学的人都知道电子的概念，你每天吃的食物， 其中包含了数也数不清的电子， 这些电子在原子核周围运动。  如果你天天关注那些看也看不见的电子， 那就是白白浪费生命了， 电子那么多， 运动那么复杂， 关注它干啥， 还不如关注原子。 同理， 天天关注自己吃了多少原子， 也是没有什么大意义的， 还不如关注分子。 同理， 天天关注吃了多少分子， 也没啥意义。 因为， 这不是你该关注的。 可以看到， 这是一个层层抽象的结果。

       电阻、电源、二极管、三极管------模拟电路层

        我们知道， 电阻、电源、二极管、三极管， 这些是由上述基本粒子组成的， 也就是基本微观物质粒子组成了这些宏观的物体。 电阻、电源、二极管、三极管等电路元件不就是大学学的模拟电路基本器件吗？ 所以， 模拟电路最本质的组成不过是上述的电子、原子和分子， 但是， 你在学习模拟电路的时候， 脑袋中不需要总是想着电子、原子和分子， 甚至， 你可以忘了它们， 专注在自己的模拟电路这层。 这就是一个抽象的过程， 忽略基本粒子层的具体细节。

       与门、非门、或门------数字电路层

        通过模拟电路元件的组合， 我们形成了与门、非门、或门等基本数字电路的元件， 所以， 数字电路是对模拟电路的抽象， 如果你愿意， 那么在学习数字电路的时候， 你完全可以忘记模拟电路， 你只需要关注数字电路就行。

        

         加法器、寄存器------数字电路组件层

         那么多与门、非门、或门看起来让人头疼， 于是我们将其拼装成新的、更复杂的逻辑器件， 比如加法器和寄存器（可以认为是一个小芯片）， 所以， 此时，你只需要关注数字电路组件层就行， 你关注的是一个又一个整体的加法器和寄存器， 而不需要深入关注组成加法器和寄存器的各种与门、非门和或门。 这就是抽象， 关注本层即可。

         cpu集成电路和指令集-----机器语言层/汇编语言层

         买了一块cpu芯片后， 可以在上面拨弄各种开关（有点小难度）， 实现你的逻辑， 你还会关心曾经的那些电子、原子和分子吗？ 你还会关心加法器、寄存器吗？ 一般不会的， 因为没有太多必要。 这就是抽象。 在这一层,  计算机先驱们设计了纸带打孔编程， 实际上就等价于拨弄一系列的开关。 这里的打孔纸带， 实际上就是软件的雏形。 后来呢， 计算机先驱们又发明了助记符编程， 实际上就是汇编语言， 可以认为汇编语言是对机器语言的抽象， 抽象后， 比之前更接近人类思维， 机器语言和汇编语言等价， 但汇编语言更好懂、更好写。但这还不够，
还需要对cpu指令集进行更加彻底的抽象， 便于越来越接近人类思维。

        操作系统------系统软件层 （实际上，可以认为数据库软件、编译软件是对操作系统的继续抽象）

        操作系统是最重要的软件之一，cpu硬件电路那么难以控制， 机器指令那么繁杂，  所以需要操作系统来进行抽象， 抽象后， 一般的程序员就不需要关注硬件了， 这就是为什么很多程序员不懂硬件的原因， 因为， 他们不需要懂（当然， 如果懂一些， 肯定更好啊）， 他们需要的是跟操作系统打交道就行了。 操作系统对硬件的抽象过程， 何其重要， 比如：对内存和部分硬盘存储的抽象形成了虚拟内存（程序员使用的实际上是虚拟内存）， 对硬盘的抽象形成了文件， 而进程也是一种抽象。 总之， 抽了又抽。

   

        应用软件------应用软件层

        要注意， 这里的应用软件（比如word/excel/powerpoint等众多软件）是一个名词， 就是供用户来使用的软件。开发应用软件的程序员， 调用的是操作系统的能力， 给用户提供应用软件对应的功能， 实际上， 程序员并不需要懂操作系统的原理， 就能写出应用软件。 但是， 请注意， 如果不懂操作系统， 会被众多高手鄙视， 而懂操作系统， 能做一个更好的程序员。 在开发应用软件时， 程序员可以选择高级语言来进行编程， 比如C++语言， 在使用C++语言的时候， 不必去想那些汇编指令和寄存器，
那些东西烦人啊。 这就是为什么大家更喜欢高级语言而不喜欢低级语言的原因。 本层， 说白了， 也是抽象。

        使用软件------用户层

        用户只管使用应用软件， 不需要知道应用软件内部的结构， 不需要懂操作系统， 更不需要懂硬件, 更不需要懂最最最最最最底层的电子， 尽管， 从微观上来看， 用户使用软件时， 最终必然驱动了电子的运行（定向移动）。 抽象了那么多层， 终于到用户这里了， 那些老太太老爷爷能玩手机、看视频， 多亏了如上的层层抽象啊， 越抽象， 越接近问题域。

  

       

        我们还要注意到， 在每一层， 层内的抽象也是无处不在的， 大家熟悉的计算机网路7层结构， 不也是层层抽象吗？   C/C++中的函数不也是一种典型的抽象吗？ 可以说， 几乎每件事情， 每个事物， 都可以抽象。 

        抽象无处不在， 本想再聊聊认知， 但傅盛先生早就把认知讲得很好很透了， 所以， 还是奉上精彩原文吧：http://blog.csdn.net/stpeace/article/details/78066896  《傅盛：认知升级三部曲》