不知道大家是否想過(guò)計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)是如何設(shè)計(jì)出來(lái)的蹋肮,本文想從計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的先驅(qū)們?nèi)绾我徊揭徊剿伎嫉倪^(guò)程中去尋找答案。
一, 從白紙到圖靈機(jī)
英國(guó)數(shù)學(xué)家圖靈替蔬,1936年通過(guò)人的計(jì)算過(guò)程而提出了一種計(jì)算模型。就拿3+2=5這個(gè)式子為例侥锦,小孩用筆在紙上寫(xiě)好3+2进栽,即準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的過(guò)程,這一過(guò)程與圖靈機(jī)中恭垦,通過(guò)人工在紙帶上記錄下數(shù)據(jù)的步驟相對(duì)應(yīng)快毛;之后小孩通過(guò)眼睛將3+2的數(shù)據(jù)輸入到大腦中,而與圖靈機(jī)相對(duì)應(yīng)的步驟為圖靈機(jī)的控制器在紙帶上讀取數(shù)據(jù)到控制器中番挺;然后小孩大腦經(jīng)過(guò)處理計(jì)算出結(jié)果唠帝,寫(xiě)在紙上,圖靈機(jī)則根據(jù)控制器中的加法邏輯將結(jié)果計(jì)算出來(lái)玄柏,并給紙帶打孔記錄下結(jié)果襟衰。
二, 從圖靈機(jī)到通用圖靈機(jī)
圖靈機(jī)的缺點(diǎn)在于預(yù)先在控制器中讀入的是加法邏輯那做加法而無(wú)法么它只能做其他的粪摘,因此圖靈又進(jìn)一步的提出了一種稱為通用圖靈機(jī)的模型瀑晒,動(dòng)態(tài)的為控制器輸入一套邏輯那么這個(gè)控制器便能靈活處理各種問(wèn)題,而不是指定的問(wèn)題徘意,由此便形成了通用圖靈機(jī)苔悦,這套邏輯其實(shí)就有點(diǎn)類似我們計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用程序了。
三椎咧, 從通用圖靈機(jī)到計(jì)算機(jī)
馮羅伊曼在通用圖靈機(jī)的基礎(chǔ)進(jìn)一步提出了存儲(chǔ)程序的思想玖详,將程序和數(shù)據(jù)存放到計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器中,計(jì)算機(jī)在程序的控制下一步一步進(jìn)行處理。由此形成了計(jì)算機(jī)的五大部件:輸入設(shè)備蟋座,輸出設(shè)備拗踢,存儲(chǔ)器,運(yùn)算器向臀,控制器巢墅。這五大設(shè)備和小孩計(jì)算的所用的工具可以對(duì)應(yīng)起來(lái)。輸入輸出設(shè)備對(duì)應(yīng)于筆飒硅,存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)與紙砂缩,而運(yùn)算器和控制器則對(duì)應(yīng)大腦。將程序放在內(nèi)存中三娩,用一個(gè)指針指向它 IP(PC)進(jìn)行取指執(zhí)行庵芭。