图灵机是一种抽象的机器,一种抽象的计算模型。图灵机证明了通用计算理论,肯定了计算机实现的可能性,同时它给出了计算机应有的主要架构,但是“图灵机”只是假象的“计算机”,完全没有考虑硬件状态,考虑的焦点是逻辑结构。
本教程操作环境:windows7系统、Dell G3电脑。
图灵机是一种抽象的机器,一种抽象的计算模型。它有一条无限长的纸带,纸带分成了一个一个的小方格,每个方格有不同的颜色。有一个机器头在纸带上移来移去。机器头有一组内部状态,还有一些固定的程序。在每个时刻,机器头都要从当前纸带上读入一个方格信息,然后结合自己的内部状态查找程序表,根据程序输出信息到纸带方格上,并转换自己的内部状态,然后进行移动。
1936年,英国数学家阿兰・麦席森・图灵(1912―-1954年)提出了一种抽象的计算模型——图灵机( Turing machine)。图灵机,又称图灵计算机,即将人们使用纸笔进行数学运算的过程进行抽象,由一个虚拟的机器替代人类进行数学运算。
通用图灵机向人们展示这样一个过程:程序和其输入可以先保存到存储带上,图灵机就按程序一步一步运行直到给出结果,结果也保存在存储带上。更重要的是,隐约可以看到现代计算机主要构成,尤其是冯・诺依曼理论的主要构成。
图灵机证明了通用计算理论,肯定了计算机实现的可能性,同时它给出了计算机应有的主要架构,但是“图灵机”只是假象的“计算机”,完全没有考虑硬件状态,考虑的焦点是逻辑结构,而计算机已经存在实体。
图灵机的意义
图灵提出图灵机的模型并不是为了同时给出计算机的设计,它的意义有如下几点:
(1)它证明了通用计算理论,肯定了计算机实现的可能性,同时它给出了计算机应有的主要架构;
(2)图灵机模型引入了读写与算法与程序语言的概念,极大的突破了过去的计算机器的设计理念;
(3)图灵机模型理论是计算学科最核心的理论,因为计算机的极限计算能力就是通用图灵机的计算能力,很多问题可以转化到图灵机这个简单的模型来考虑。
通用图灵机向人们展示这样一个过程:程序和其输入可以先保存到存储带上,图灵机就按程序一步一步运行直到给出结果,结果也保存在存储带上。更重要的是,隐约可以看到现代计算机主要构成,尤其是冯・诺依曼理论的主要构成。
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