Машины Тьюринга и Неймана. Состояние и алфавит

Машина Тьюринга состоит из каретки (считывающей и записывающей головки) и бесконечной ленты, разбитой на ячейки. Каждая ячейка ленты может содержать символ из некоторого алфавита A={a₀,a₁,…,a_N}. Любой алфавит содержит символ «пробел», который обозначается как a₀ или Λ. При вводе команд пробел заменяется знаком подчеркивания «_».

Состояние машины Тьюринга – это положение каретки относительно головки записи/чтения.

МашинаНеймана

Машина фон Неймана - математическая модель, абстракция принципов, по которым работают почти все современные электронные компьютеры.

Состояние машины Неймана – это совокупность состояния всех элементов Неймана.

Принципы Неймана построения классической ЭВМ.

Были предложены Нейманом в 1946 году в виде рекомендаций для разработчиков.

1. Не десятичная, а двоичная система счисления

2. Устройства должны работать под управлением программы, которая должна размещаться в одном из блоков машины (ЗУ)

ЗУ - ёмкость; скорость выборки

3. Программа, так же, как и данные, представляется в виде двоичных чисел. Таким образом и программа и данные – объекты абсолютно одинаковой природы.

Из этого следует, что в процессе работы программа, также, как и данные, может себя изменять.

4. Трудности физической реализации ЗУ, быстродействие которого ниже логической схемы приводит к организации памяти из различных типов ЗУ по иерархическому принципу.

5. Арифметические устройства конструируются на основе схем, выполняющих функцию сложения. Создание схем для других операций нецелесообразно.

6. В машине используется параллельный способ организации вычислительного процесса.

 

Структура классической ЭВМ.

Назначение и взаимосвязь ее основных устройств (УУ, ЗУ, АЛУ).

Команды поступают из ЗУ в УУ, оттуда управляющий сигнал поступает в АЛУ, операции поступают из ЗУ в АЛУ, адреса команды из УУ поступаютв ЗУ, признаки результата поступают обратно в УУ, а результат в ЗУ.

Иерархическая организация памяти (чем ближе к эпицентру обработки, тем быстрее, чем дальше – более ёмкое).

Операндами являются двоичные числа, представленные в двоичном формате (под словом формат договорённости о смысловом значении двоичным значением).

Адрес Операнда – указание на его местоположение в памяти, определённое тем, или иным способом, при этом будем называть этот способ способом адресации.

Под программой мы будем понимать представленный в двоичном виде алгоритм (последовательность действий), управляющий процессом вычислений посредством команд.