计算机的架构
Alice and Bob  Mike Wong-计算机的架构-House730
Alice and Bob Mike Wong
日期:
2024年03月15日
上文提到的图灵机是一个理论架构,证明机器可以自行运算而不需要人的灵感和参与。但把这个理论实现出来,还需要有方法去建造一台计算机出来,这就要到后来匈牙利裔美国数学家约翰.冯.诺依曼来开始。

冯·诺依曼架构

「冯.诺依曼架构」是一种将计算机分为不同部件,并且让它们协同工作的设计模式。这架构的基本原理,是将计算机分为4个主要部件:中央处理器(CPU)、记忆体、输入设备和输出设备,每个部件都有特定的功能和责任。中央处理器负责执行计算任务和控制计算机的运作;记忆体用於存储数据和指令,以供中央处理器使用;输入设备用於接收外部信息,如键盘和滑鼠;输出设备则用於将计算结果显示或输出,如显示器和打印机。


每个部件对应於图灵机

冯.诺依曼架构中的中央处理器(CPU),可以与图灵机的控制单元相对应。两者都负责执行计算和控制整个计算机系统的运作。中央处理器根据指令和数据进行计算和决策,而控制单元则根据图灵机的规则,来控制读写头的移动和符号的读写。

记忆体可以与图灵机的带子相对应。在冯.诺依曼架构中,记忆体用於存储数据和指令,供中央处理器使用。类似情况,图灵机的带子用於存储符号,供控制单元读取和写入。

至於输入设备和输出设备,刚分别与图灵机的读写头和输出相对应。前用於接收外部信息,并将其提供给中央处理器或图灵机的控制单元;后者则将计算结果或中间结果显示或输出给用户。


在图灵机中,控制单元根据当前读取的符号和内部状态,根据图灵机的规则进行操作。这与冯.诺依曼架构中的中央处理器,根据指令进行运算和控制的方式相似。


冯.诺依曼架构是现代计算机的基础,而图灵机则是理论计算模型的基石,两者共同开启了计算机科学这个领域,也是我们现在每天都可以使用手机的根基,因为直到现在的手机,也是基於冯·诺依曼架构来制造的一件产品。


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专家分享 - Alice and Bob Mike Wong
日期:2024年03月15日
上文提到的图灵机是一个理论架构,证明机器可以自行运算而不需要人的灵感和参与。但把这个理论实现出来,还需要有方法去建造一台计算机出来,这就要到后来匈牙利裔美国数学家约翰.冯.诺依曼来开始。

冯·诺依曼架构

「冯.诺依曼架构」是一种将计算机分为不同部件,并且让它们协同工作的设计模式。这架构的基本原理,是将计算机分为4个主要部件:中央处理器(CPU)、记忆体、输入设备和输出设备,每个部件都有特定的功能和责任。中央处理器负责执行计算任务和控制计算机的运作;记忆体用於存储数据和指令,以供中央处理器使用;输入设备用於接收外部信息,如键盘和滑鼠;输出设备则用於将计算结果显示或输出,如显示器和打印机。


每个部件对应於图灵机

冯.诺依曼架构中的中央处理器(CPU),可以与图灵机的控制单元相对应。两者都负责执行计算和控制整个计算机系统的运作。中央处理器根据指令和数据进行计算和决策,而控制单元则根据图灵机的规则,来控制读写头的移动和符号的读写。

记忆体可以与图灵机的带子相对应。在冯.诺依曼架构中,记忆体用於存储数据和指令,供中央处理器使用。类似情况,图灵机的带子用於存储符号,供控制单元读取和写入。

至於输入设备和输出设备,刚分别与图灵机的读写头和输出相对应。前用於接收外部信息,并将其提供给中央处理器或图灵机的控制单元;后者则将计算结果或中间结果显示或输出给用户。


在图灵机中,控制单元根据当前读取的符号和内部状态,根据图灵机的规则进行操作。这与冯.诺依曼架构中的中央处理器,根据指令进行运算和控制的方式相似。


冯.诺依曼架构是现代计算机的基础,而图灵机则是理论计算模型的基石,两者共同开启了计算机科学这个领域,也是我们现在每天都可以使用手机的根基,因为直到现在的手机,也是基於冯·诺依曼架构来制造的一件产品。


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