Mathematica 软件引擎

Mathematica 是当今最复杂的软件系统之一. 它由数百万行 C/C++、Java 和 Mathematica 源代码写成.

Mathematica 中的 C 代码实际上是用支持一定的内存管理和面向对象特征的扩展 C 语言写成的. Mathematica 代码使用 Share 和 DumpSave 进行了优化.

在 Mathematica 内核中，不同部分的代码构成大致如下：语言和系统占 30%；数值计算占 20%；代数计算占 20%；图形与内核输出占 30%.

大多数代码是相当密集的和系统化的：实际上是简单过程或表的那些部分使用最少的代码，这是因为这些代码趋向于在较高的层次上编写——常常直接以 Mathematica 语言编写.

内核中的源代码，对于运行 Mathematica 的所有计算机系统是完全相同的.

然而，对于前端，需要大量专门化的代码来支持不同类型的用户界面环境. 前端包含大约 700,000 行独立于系统的 C++ 源代码，其中大约 200,000 行涉及表达式的格式构造. 这里有 50,000 到 100,000 行的特殊代码，这些代码专门处理每个不同的用户界面环境.

Mathematica 使用客户——服务器计算模型. 前端和内核通过 MathLink 来连接——使用同样的系统与其它程序通讯. MathLink 支持多个传输层，包含基于 TCP/IP 的和使用共享内存的.

前端与内核使用三个独立的 MathLink 链接来连接. 一个是用于用户提交的计算. 第二个是用于前端求解 Dynamic 表达式的值. 三是用于内核，以通知前端应该使哪个 Dynamic 对象失效.

在 Mathematica 内核的 C 代码部分，模块化和一致性通过交换完整的 Mathematica 表达式使不同部分之间进行通信来获得.

但是应当注意，即使系统的不同部分在源代码层次是相当独立的，它也有许多算法的相互依赖性. 例如，我们可以常常看到使用了大量代数算法的数值函数，或者使用嵌入在不同 Mathematica 函数中的高级数学算法的图形代码.

自从1986年 Mathematica 开始发展以来，平均每年有1千开发人员从事 Mathematica 源代码的创建. 此外，与代码创建相当的精力或者更多的精力用在代码的测试和验证上.

自从第1版发行以来，Mathematica 的源代码已经有了很大改变. 在内核中的代码总行数从第1版的 150,000 行，到第2版的 350,000 行，又到第3版的 600,000 行，第4版的 800,000 行，第5版的一千五百万行，到第6版的两千五百万行. 此外，在每个阶段，现有代码都被修改了——因此，在第6版中，仅有很少的一部分代码与第1版中的代码是相同的.

然而，尽管在内部代码中有这些变化，Mathematica 用户层次的设计一直保持与第1版的兼容性. 到目前为止，添加了许多新功能，但 Mathematica 第1版中创建的程序无需任何改变，绝对能在第 6 版中运行.