从图灵机到冯诺依曼体系结构让你知道什么才是计算机？

什么是计算机？

• 一种高速运行的电子设备
• 用于进行数据的算术或者逻辑运算
• 可接受输入信息
• 根据用户要求对信息进行加工
• 输出结果

计算机的层次结构

我们从计算机语言角度出发，把计算机系统划分成多级层次结构，每一层以一种语言为特征。

什么是图灵机？

在图灵机之前人们也设计过计算机，但是每一种计算机只适合解决一种问题，也就是说如果我们需要解决10种问题，那么需要设计10台计算机，图灵提出了“通用”计算机的概念，它可以执行任何一个描述好的程序（算法），实现需要的功能，形成了“可计算性”概念的基础。

存储程序的思想，使计算机从专用走向通用。正是这一创新，开创了计算机的新时代。

图灵机特点（图灵机是一台可以存储的计算机）

• 通用计算机：确定了现代计算机的理论基础。
• 存储程序计算机：问题的求解由程序或过程给出，程序和过程可以通过语言描述。
• 有限速度：计算机执行程序的时间是有限的。
• 有限空间：计算机程序的存放空间和数据存放空间也是有限的。
• 奠定了现代计算机的理论基础。

冯诺依曼结构

冯诺伊曼体系结构是现代计算机结构的鼻祖，直到现在任何的计算机都存在这五个结构：

输入设备：信息进入计算机的设备，比如键盘和鼠标

输出设备：将计算结果展示给用户的设备，如显示器、磁盘、打印机、喇叭等等

存储器：存放运行时程序及其所需要数据的场所

运算器：完成算术和逻辑运算，通常包含其中的寄存器。

控制器：CPU的组成成分，它根据程序指令来指挥运算器，存储器以及I/O运行，完成程序功能。

冯诺依曼体系结构的特点：

• 现代计算机结构的鼻祖：五大功能部件
• 将程序和数据统一表示：存储器有4096个字，每个字40位。
• 采用二进制数据：简化了存储器
• 只提供整数运算：任何有能力的数学家都能在头脑中记住小数点的位置。
• 第一台VonNeumann计算机：EDSAC