第一章 緒論

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標(biāo)簽（空格分隔）： 圖靈模型 馮·諾依曼模型 軟件 硬件 計(jì)算機(jī)三大部分

1.1 圖靈模型

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阿蘭·圖靈設(shè)想所有的計(jì)算都可能在一種特殊的機(jī)器上執(zhí)行，這就是現(xiàn)在所說的圖靈機(jī)。

### 1.1.1 數(shù)據(jù)處理器

定義計(jì)算機(jī)是一個(gè)接收輸入數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)并產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)的黑盒。（比較寬泛定義）

### 1.1.2 可編程數(shù)據(jù)處理器

圖靈模型是一個(gè)適用于**通用**計(jì)算機(jī)的更好模型，并且該模型添加了一個(gè)額外的元素（**程序**）到不同的計(jì)算機(jī)器中。

**程序**是用來告訴計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的**指令**的集合。（即一堆指令）

```flow

st=>start: 輸入數(shù)據(jù)或程序

op=>operation: 計(jì)算機(jī)

e=>end: 輸出數(shù)據(jù)

st->op->e

```

輸出數(shù)據(jù)依賴于輸入數(shù)據(jù)和程序

### 1.1.3 通用圖靈機(jī)

**通用圖靈機(jī)**是對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的首次描述，該機(jī)器只要提供了合適的程序就能做任何運(yùn)算。

實(shí)際上，通用圖靈機(jī)能做任何可計(jì)算的運(yùn)算。

1.2 馮·諾依曼模型

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基于通用圖靈機(jī)建造的計(jì)算機(jī)都是在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

馮·諾依曼指出，鑒于**程序**和**數(shù)據(jù)**在邏輯上是相通的，因此程序也能存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的**存儲(chǔ)器**中。

### 1.2.1 4個(gè)子系統(tǒng)

基于馮·諾依曼模型建造的計(jì)算機(jī)分為4個(gè)子系統(tǒng)：存儲(chǔ)器、算術(shù)邏輯單元、控制單元和輸入/輸出單元。

* 存儲(chǔ)器：用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的區(qū)域

* 算術(shù)邏輯單元：即ALU，用來進(jìn)行計(jì)算和邏輯運(yùn)算的地方

* 控制單元：對(duì)存儲(chǔ)器、算術(shù)邏輯單元、輸入/輸出子系統(tǒng)進(jìn)行控制操作的單元

* 輸入/輸出：輸入子系統(tǒng)負(fù)責(zé)從計(jì)算機(jī)外部接收輸入數(shù)據(jù)和程序，輸出子系統(tǒng)負(fù)責(zé)將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果輸出到計(jì)算機(jī)外部。

### 1.2.2 存儲(chǔ)的程序概念

馮·諾依曼模型要求程序及其響應(yīng)數(shù)據(jù)必須以位模式存儲(chǔ)在內(nèi)存中。

### 1.2.3 指令的順序執(zhí)行

馮·諾依曼模型中的一段程序是由一組數(shù)量有限的指令組成。

控制單元從內(nèi)存中取指、譯指、執(zhí)值。