图灵模型和冯诺依曼模型

Posted 2023-04-12 SuanYunyan

图灵模型和冯诺依曼模型

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一、图灵模型

图灵机：图灵在1937年首次提出了一个通用计算设备的设想。他设想所有的计算都可能在一种特殊的机器上执行，这就是现在所说的图灵机。

数据处理器：把计算机定义成一个数据处理器，那么计算机就可以被看作是一个接受输入数据、处理数据并产生输出数据的黑盒。

可编程数据处理器：基于数据处理器，添加一个额外元素“程序”到不同的计算机器中。程序是用来告诉计算机对数据进行处理的指令集合。

二、冯诺依曼模型

​ 在 1945 年冯诺依曼和其他计算机科学家们提出了计算机具体实现的报告，其遵循了图灵机的设计，而且还提出用电子元件构造计算机，并约定了用二进制进行计算和存储。

​ 最重要的是定义计算机基本结构为 5 个部分，分别是运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，这 5 个部分也被称为冯诺依曼模型。

运算器：包含在中央处理中，是执行各种算术和逻辑运算操作的部件（基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作）。

控制器：是计算机的指挥中心，指挥计算机的各个部件按照指令的功能要求协调工作。例如：控制器可以从内存中读取指令和执行命令。

存储器：存储数据的部件，如常见的内存，硬盘等。按使用类型可分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)

输入输出设备：计算机的外接设备，比如键盘，鼠标就是输入设备，负责输入数据和操作；显示器就是输出设备，负责输出图像。

拓展：总线

​ CPU 和内存以及其他设备之间，也需要通信，因此我们用一种特殊的设备进行控制，就是总线。总线分成 3 种：

1. 地址总线，专门用来指定 CPU 将要操作的内存地址。

2. 数据总线，用来读写内存中的数据。

3. 控制总线，用来发送和接收关键信号

JMM模型和cpu线程模型的对八大原子操作的作用冯诺依曼计算机模型

计算机:





JMM:



一、上面两张图分别为 计算机的线程模型和JMM线程模型
你会发现：
一个CPU相当于 – JMM的一个线程
一个三级缓存 + 寄存器 相当于 – JMM的工作内存
一个RAM相当于 – JMM的主内存（即内存条）

**二、八大原子操作： **口诀（瑞喽呦额赛 store write单独记，lock unlock我不相信记不住）

假设 我想运行 a + 1

lock : 把变量a标记为某个线程独占
read : 从内存条中读取数据(a =3)到总线中
load : 从总线把数据加载到缓存中
use : 从缓存加载到计算机的寄存器中
assign : 把寄存器中的a=3数据加载到计算机的运算单元，并运算(3+1 = 4)，把算出的结果4赋值到缓存
store : 从缓存读取结果(4)传递到总线上
write : 从总线上把结果(4)写回内存条中
unlock : 把变量a解锁

三、再给大家扩展点内容：
冯诺依曼计算机模型(通用)：控制器、运算器、存储器、输入和输出 由这些部分组成的。
cpu速度(1000MHZ以上)>内存条(800MHZ) 所以要有L1、L2、L3缓存做缓冲
所以速度：cpu>寄存器>L1>L2>L3>RAM 缓存作为cpu和内存之间的缓冲