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图灵机的思想与模型简介-图灵的贡献-图灵机:计算机的理论模型-指令、数据、程序与程序执行,冯.诺依曼计算机:机器级程序及其执行2.2.1图灵机的思想与模型简介,图灵及其贡献,图灵(AlanTuring,19121954),出生于英国伦敦,19岁入剑桥皇家学院,22岁当选为皇家学会会员。1937年,发表了论文论可计算数及其在判定问题中的应用,提出了图灵机模型,后来,冯诺依曼根据这个模型设计出历史上第一台电子计算机。1950年,发表了划时代的文章:机器能思考吗?,成为了人工智能的开山之作。计算机界于1966年设立了最高荣誉奖:ACM图灵奖。,图灵是谁?,你能查阅一下哪些人获得图灵奖了吗?因为什么贡献而获奖呢?,所谓计算就是计算者(人或机器)对一条两端可无限延长的纸带上的一串0或1,执行指令一步一步地改变纸带上的0或1,经过有限步骤最后得到一个满足预先规定的符号串的变换过程。,计算,10001110110,0110101,10001,0110101,由“程序”控制,一步步将输入“转换”为输出,输入,输出,程序,通用机器,图灵认为什么是计算?,图灵机的思想是关于数据、指令、程序及程序/指令自动执行的基本思想。输入被制成一串0和1的纸带,送入机器中-数据。如00010000100011机器可对输入纸带执行的基本动作包括:“翻转0为1”,或“翻转1为0”,“前移一位”,“停止”。对基本动作的控制-指令,机器是按照指令的控制选择执行哪一个动作,指令也可以用0和1来表示:01表示“翻转0为1”(当输入为1时不变),10表示“翻转1为0”(当输入0时不变),11表示“前移一位”,00表示“停止”。输入如何变为输出的控制可以用指令编写一个程序来完成,如:011110110111011100机器能够读取程序,按程序中的指令顺序读取指令,读一条指令执行一条指令。由此实现自动计算。,基本的图灵机模型为一个七元组,如右图示意几点结论:(1)图灵机是一种思想模型,它由一个控制器(有限状态转换器),一条可无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头构成。(2)程序是五元组形式的指令集。其定义了机器在一个特定状态q下从方格中读入一个特定字符X时所采取的动作为在该方格中写入符号Y,然后向右移一格R(或向左移一格L或不移动N),同时将机器状态设为p供下一条指令使用。,图灵机是什么?,图灵机模型,图灵机模型示例。(注:圆圈内的是状态,箭线上的是,其含义见前页),执行过程,功能:将一串1的后面再加一位1,控制器,S1,S2,S3,S4,1,1,R,1,1,R,0,1,L,1,1,L,0,0,N,S1:开始状态S2:右移状态S3:左移状态S4:停机状态,0,0,R,(S1,0,0,R,S1),(S1,1,1,R,S2),(S2,1,1,R,S2),(S2,0,1,L,S3),(S3,1,1,L,S3),(S3,0,0,N,S4),几点结论(续):(3)图灵机模型被认为是计算机的基本理论模型-计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。图灵机是一种离散的、有穷的、构造性的问题求解思路,一个问题的求解可以通过构造其图灵机(即程序)来解决。(4)图灵认为:凡是能
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