图灵机

图灵机是一个抽象的模型，它是这样的：有一条无限长的纸带，纸带上有无限个小格子，小格子中写有相关的信息，纸带上有一个读头，读头能根据纸带小格子里的信息做相关的操作并能来回移动。
如图：

比如执行“1+1=2”这行代码，图灵机的工作原理是这样的：
定义读头读到“+”之后，就依次移动读头两次并读取格子中的数据，最后读头计算把结果写入第二个数据的下一个格子里，整个过程如下图：

这个理想的模型是好，但是理想终归是理想，想要成为现实，我们得想其它办法。于是在此基础上，冯洛伊曼提出了电子计算机使用二进制数制系统和储存程序，并按照程序顺序执行，即冯诺依曼体系结构。

冯诺依曼体系结构

根据冯诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能：

把程序和数据装入到计算机中；
必须具有长期记住程序、数据的中间结果及最终运算结果；
完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理；
根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作；
能够按照要求将处理的数据结果显示给用户。

为了完成上述的功能，计算机必须具备五大基本组成部件：

装载数据和程序的输入设备；
记住程序和数据的存储器；
完成数据加工处理的运算器；
控制程序执行的控制器；
显示处理结果的输出设备。

根据冯诺依曼的理论，我们只要把图灵机的几个部件换成电子设备，就可以变成一个最小核心的电子计算机，如下图：

现在读头不再来回移动了，而是靠地址总线寻找对应的“纸带格子”。读取写入数据由数据总线完成，而动作的控制就是控制总线的职责了。

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图灵机和冯洛伊曼体系结构

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