理解圖靈機模型、計算機科學概念內涵,懂得存儲程序及計算機的結構


首先,圖靈機模型是由英國數學家圖靈提出的,圖靈機模型理論是計算學科最核心的理論之一,它的出現為計算機設計指明了方向,在今天的學習中圖靈機模型發揮着不可或缺的用處,是我們算法分析和程序語言設計的基礎理論。下面是它的定義:

所謂的圖靈機就是指一個抽象的機器,它有一條無限長的紙帶,紙帶分成了一個一個的小方格,每個方格有不同的顏色。有一個機器頭在紙帶上移來移去。機器頭有一組內部狀態,還有一些固定的程序。在每個時刻,機器頭都要從當前紙帶上讀入一個方格信息,然后結合自己的內部狀態查找程序表,根據程序輸出信息到紙帶方格上,並轉換自己的內部狀態,然后進行移動。

然后,計算機科學概念的內涵較為廣泛,計算機科學是一門包含各種各樣與計算和信息處理相關主題的系統學科,可以肯定的是它是一門學科,而不僅僅是一門技術或者是一種工具。計算機科學的基本思路涵蓋從理論研究、模型抽象到工程設計三個方面。有時公眾會誤以為計算機科學就是解決計算機問題的事業(比如信息技術),或者只是與使用計算機的經驗有關,如玩游戲、上網或者文字處理。其實計算機科學所關注的,不僅僅是去理解實現類似游戲、瀏覽器這些軟件的程序的性質,更要通過現有的知識創造新的程序或者改進已有的程序,這才是我們計算機科學應該做的事情。

下面是計算機中儲存程序的原理:

“存儲程序”原理,是將根據特定問題編寫的程序存放在計算機存儲器中,然后按存儲器中的存儲程序的首地址執行程序的第一條指令,以后就按照該程序的規定順序執行其他指令,直至程序結束執行。

存儲程序和程序控制原理的要點是,程序輸入到計算機中,存儲在內存儲器中(存儲原理),在運行時,控制器按地址順序取出存放在內存儲器中的指令(按地址順序訪問指令),然后分析指令,執行指令的功能,遇到轉移指令時,則轉移到轉移地址,再按地址順序訪問指令(程序控制)。

計算機的結構主要分為五個部分:控制器,運算器,存儲器,輸入設備,輸出設備。

1.控制器(Control):是整個計算機的中樞神經,其功能是對程序規定的控制信息進行解釋,根據其要求進行控制,調度程序、數據、地址,協調計算機各部分工作及內存與外設的訪問等。

2.運算器(Datapath):運算器的功能是對數據進行各種算術運算和邏輯運算,即對數據進行加工處理。

3.存儲器(Memory):存儲器的功能是存儲程序、數據和各種信號、命令等信息,並在需要時提供這些信息。

4.輸入(Input system):輸入設備是計算機的重要組成部分,輸入設備與輸出設備合稱為外部設備,簡稱外設,輸入設備的作用是將程序、原始數據、文字、字符、控制命令或現場采集的數據等信息輸入到計算機。

5.輸出(Output system):輸出設備與輸入設備同樣是計算機的重要組成部分,它把外算機的中間結果或最后結果、機內的各種數據符號及文字或各種控制信號等信息輸出出來。

 

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