网络攻防第十周作业

一、冯·诺依曼体系结构和图灵机

1、1946年美籍匈牙利科学家冯·诺依曼提出存储程序原理，把程序本身当作数据来对待，程序和该程序处理的数据用同样的方式存储，并确定了存储程序计算机的五大组成部分和基本工作方法。

 冯·诺依曼体系结构如下图所示：

 

       冯·诺依曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照顺序执行程序。

       如图所示，冯·诺依曼定义了计算机的三大组成部件：

① I/O设备：负责数据和程序的输入输出

②存储器：存储程序和数据

③处理器：分成运算器和控制器，运算器负责数据的加工处理，控制器控制程序的逻辑

       教科书上又把冯·诺依曼理论分成五部分：输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器。

       图灵的贡献是建立了图灵机的理论模型，奠定了人工智能的基础。而冯· 诺依曼则是首先提出了计算机体系结构的设想。

2、图灵机的结构如下图所示：

       逻辑结构上图灵机有四个部分组成：

①一个无限长的存储带，带子有一个个连续的存储格子组成，每个格子可以存储一个数字或符号

②一个读写头，读写头可以在存储带上左右移动，并可以读、修改存储格上的数字或符号

③内部状态存储器，该存储器可以记录图灵机的当前状态，并且有一种特殊状态为停机状态

④控制程序指令，指令可以根据当前状态以及当前读写头所指的格子上的符号来确定读写头下一步的动作（左移还是右移），并改变状态存储器的值，令机器进入一个新的状态或保持状态不变。

       人也能被这样的抽象。我们每一个会决策、会思考的人就可以被抽象的看成一个图灵机，每个人都有自己的操作系统，因为有元认知能力，还可以自己升级操作系统。

       输入状态集合就是你所处的环境中能够看到、听到、闻到、感觉到的所有一起，可能的输出集合就是你的每一言每一行，以及你能够表达出来的所有表情动作。内部状态集合则要复杂得多。因为我们可以把任意一个神经细胞的状态组合看作是一个内部状态，那么所有可能的神经细胞的状态组合将是天文数字！这就是人类的记忆。只要图灵机具有了内部状态，它就相应的具有了记忆。即图灵机的理论模型奠定了人工智能的基础。

二、“程序=指令+数据”

       数据结构就是计算机存储、组织数据的方式，它是人们为了实现各种各样的算法和程序而设计出来的，具有一定性质或规律。比如栈可以用来实现递归算法的非递归化，图可以用来处理网络问题。
       算法你可以理解为用程序解决实际问题的方法。比如排序算法，查找算法。
       程序就是基于某种或某几种数据结构，采用某种算法或某几种算法去解决问题的过程。
       数据结构：与数据类型等价；涉及到数据类型的定义（类、结构体），生命周期管理函数；
       数据结构的内存布局：系统关键字声明的类型，其内存布局由编译器负责；
       数据结构与存储管理对应；
       算法：算法与指令、cpu对应。
       综上：程序的本质就是建立数据类型＋依靠数据类型和算法解决问题的。

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