チューリングマシン
1940年代に最初の実用デジタルコンピュータが登場して以来、コンピュータに使われる技術は劇的に変化してきたが、すべてのコンピュータはチューリングマシンと等価な原理で動作している。
チューリングマシンは、あらゆる計算可能な数を計算することのできる最も単純なプログラミング機械である。チューリングマシンは、アドレスの無いテープ状の記憶域から命令とデータを含む入力記号列を取り出すと、取り出した記号の値を内部状態と比較し、状態変化表にしたがって、内部状態を変更するか、ヘッドの位置をひとつだけ移動するか、値をテープ記憶に記録するかを決めて実行し、次の命令を取り出す。「停止」の命令に遭遇するまでこの手順を繰り返す。
実際のコンピュータはチューリングマシンの入力記号列のうちプログラムとなる命令列と、データとなる書き換え可能な入出力列を区別している。また計算結果を利用するため、I/O機構が追加されている。I/O機構はプログラムの入れ替えにも使われる。実際のコンピュータはチューリングマシンと異なり、アドレス付きのメモリをランダムアクセスすることで実行効率を向上している。しかし、究極的な計算能力(あらゆる計算可能な数を計算することができる)は変わらない。
コンピュータは次の4つの主要な部分からなるとされる。すなわち、算術論理ユニット (Arithmetic and Logic Unit, ALU)、制御回路、記憶装置(メモリ)、入出力装置(まとめて I/O と呼ぶ)である。これらの部分はバスと呼ばれる導線の束で相互に接続され、通常はタイマまたはクロックによって動作する(別のイベントが制御回路を動作させる場合もある)。(wikipedia参照)
チューリングマシンは、あらゆる計算可能な数を計算することのできる最も単純なプログラミング機械である。チューリングマシンは、アドレスの無いテープ状の記憶域から命令とデータを含む入力記号列を取り出すと、取り出した記号の値を内部状態と比較し、状態変化表にしたがって、内部状態を変更するか、ヘッドの位置をひとつだけ移動するか、値をテープ記憶に記録するかを決めて実行し、次の命令を取り出す。「停止」の命令に遭遇するまでこの手順を繰り返す。
実際のコンピュータはチューリングマシンの入力記号列のうちプログラムとなる命令列と、データとなる書き換え可能な入出力列を区別している。また計算結果を利用するため、I/O機構が追加されている。I/O機構はプログラムの入れ替えにも使われる。実際のコンピュータはチューリングマシンと異なり、アドレス付きのメモリをランダムアクセスすることで実行効率を向上している。しかし、究極的な計算能力(あらゆる計算可能な数を計算することができる)は変わらない。
コンピュータは次の4つの主要な部分からなるとされる。すなわち、算術論理ユニット (Arithmetic and Logic Unit, ALU)、制御回路、記憶装置(メモリ)、入出力装置(まとめて I/O と呼ぶ)である。これらの部分はバスと呼ばれる導線の束で相互に接続され、通常はタイマまたはクロックによって動作する(別のイベントが制御回路を動作させる場合もある)。(wikipedia参照)