第一章 绪论

第一章 绪论

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标签（空格分隔）： 图灵模型 冯·诺依曼模型 软件 硬件 计算机三大部分

1.1 图灵模型

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阿兰·图灵设想所有的计算都可能在一种特殊的机器上执行，这就是现在所说的图灵机。

### 1.1.1 数据处理器

定义计算机是一个接收输入数据、处理数据并产生输出数据的黑盒。（比较宽泛定义）

### 1.1.2 可编程数据处理器

图灵模型是一个适用于**通用**计算机的更好模型，并且该模型添加了一个额外的元素（**程序**）到不同的计算机器中。

**程序**是用来告诉计算机对数据进行处理的**指令**的集合。（即一堆指令）

```flow

st=>start: 输入数据或程序

op=>operation: 计算机

e=>end: 输出数据

st->op->e

```

输出数据依赖于输入数据和程序

### 1.1.3 通用图灵机

**通用图灵机**是对现代计算机的首次描述，该机器只要提供了合适的程序就能做任何运算。

实际上，通用图灵机能做任何可计算的运算。

1.2 冯·诺依曼模型

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基于通用图灵机建造的计算机都是在存储器中存储数据。

冯·诺依曼指出，鉴于**程序**和**数据**在逻辑上是相通的，因此程序也能存储在计算机的**存储器**中。

### 1.2.1 4个子系统

基于冯·诺依曼模型建造的计算机分为4个子系统：存储器、算术逻辑单元、控制单元和输入/输出单元。

* 存储器：用来存储程序和数据的区域

* 算术逻辑单元：即ALU，用来进行计算和逻辑运算的地方

* 控制单元：对存储器、算术逻辑单元、输入/输出子系统进行控制操作的单元

* 输入/输出：输入子系统负责从计算机外部接收输入数据和程序，输出子系统负责将计算机的处理结果输出到计算机外部。

### 1.2.2 存储的程序概念

冯·诺依曼模型要求程序及其响应数据必须以位模式存储在内存中。

### 1.2.3 指令的顺序执行

冯·诺依曼模型中的一段程序是由一组数量有限的指令组成。

控制单元从内存中取指、译指、执值。