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圖靈機模型的兩個主要組成部分

生活 更新时间:2025-07-29 08:09:52

圖靈機模型的兩個主要組成部分?圖靈機模型形象地模拟了人類進行計算的過程假如我們希望計算任意兩個3位數的加法:139 919我們需要一張足夠大的草稿紙以及一支可以在紙上不停地塗寫的筆之後,我們需要從個位到百位一位一位地按照10以内的加法規則完成加法我們還需要考慮進位,例如9 9=18,這個1就是加在十位上我們是通過在草稿紙上記下适當的标記來完成這種進位記憶的最後,我們把計算的結果輸出到了紙上,我來為大家講解一下關于圖靈機模型的兩個主要組成部分?跟着小編一起來看一看吧!

圖靈機模型的兩個主要組成部分(從圖靈機模型到馮)1

圖靈機模型的兩個主要組成部分

圖靈機模型形象地模拟了人類進行計算的過程。假如我們希望計算任意兩個3位數的加法:139 919。我們需要一張足夠大的草稿紙以及一支可以在紙上不停地塗寫的筆。之後,我們需要從個位到百位一位一位地按照10以内的加法規則完成加法。我們還需要考慮進位,例如9 9=18,這個1就是加在十位上。我們是通過在草稿紙上記下适當的标記來完成這種進位記憶的。最後,我們把計算的結果輸出到了紙上。

圖靈機把所有這些過程都模型化了:草稿紙被模型化為一條無限長的紙帶,筆被模型化為一個讀寫頭(中間那個大盒 子),固定的10以内的運算法則模型化為輸入給讀寫頭的程序,對于進位的記憶則被模型化為讀寫頭的内部狀态(盒子上的方塊,由程序對盒子進行控制)。于是,設計好紙帶上的初始信息,以及讀寫頭的當前内部狀态和程序規則,圖靈機就可以運行起來了。它在每一時刻讀入一格紙帶信息,并根據當前的内部狀态,查找相應的程序,從而給出下一時刻的内部狀态并輸出信息到紙帶上。上圖的整體裝置就是根據程序的命令及其内部狀态進行磁帶的讀寫和移動。其工作原理是:從讀寫頭在紙帶上讀出一個方格的信息,并且根據它當前的内部狀态開始在程序表中查找對應的指令,然後得出一個輸出動作,也就是往紙帶上寫信息,還是移動讀寫頭到下一個方格。程序也會告訴它下一時刻内部狀态轉換到哪一個。

具體的程序就是一個列表,也叫做規則表或指令表,如下圖所示:

當前内部狀态(S)輸入數值(i)輸出動作(o)下一時刻的内部狀态(s')
B1前移C
A0往紙帶上寫1B
C0後移A

因此,圖靈機隻要根據每一時刻讀寫頭讀到的信息和當前的内部狀态進行查表,就可以确定它下一時刻的内部狀态和輸出動作了。隻要修改它的程序(也就是上面的規則表),它就可以為你做計算機能夠完成的任何工作。因此可以說,圖靈機就是一個簡單的計算機模型。

圖靈機模型信息處理的本質:輸入集合、輸出集合、内部狀态、固定的程序。任何圖靈機都可以把輸入、輸出信息進行編碼,任何一個變換也可以最終分解為對01編碼的變換,而對01編碼的所有計算都可分解成三種基本的布爾運算(與、或、非),所以,用布爾電路可以組合出任意的圖靈機。

馮·諾依曼機與圖靈機是一脈相承的,但最大的不同在于,馮·諾依曼的讀寫頭不再需要一格一格地讀寫紙帶,而是根據指定的地址,随機地跳到相應的位置完成讀寫。這也就是我們今天所說的随機訪問存儲器(Random Access Memory, RAM)的前身。

為了實現過程的自動化,不能讓機器操作一步告知一個指令和需要的數據,而是将整個過程的全部指令和數據全部組織好,存儲起來,由機器自動讀取指令,存取數據,自動完成整個過程的全部指令。這就是馮·諾依曼體系的自動存儲結構。

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