首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
精选内容/技术社群/优惠产品,尽在小程序
立即前往

从硬件的角度来看,图灵机是如何构建来读取数据的?然后删除呢?

从硬件的角度来看,图灵机是通过读取和删除磁带上的数据来进行操作的。

图灵机的硬件构建包括以下几个主要组件:

  1. 磁带(Tape):磁带是图灵机的主要存储介质,类似于一条无限长的带子,可以被划分为一系列的单元格。每个单元格上可以存储一个符号,符号可以是任意的字符。
  2. 读写头(Read/Write Head):读写头是用来读取和写入磁带上的符号的装置。它可以在磁带上移动,并且可以读取当前所在单元格上的符号,并根据当前状态执行相应的操作。
  3. 控制单元(Control Unit):控制单元是图灵机的控制中心,它根据当前状态和读写头所读取的符号来确定下一步的操作。控制单元可以根据预先定义的规则进行状态转换,并且可以改变读写头的位置和磁带上的符号。

图灵机的读取操作如下:

  1. 读取当前单元格上的符号:读写头会读取当前所在单元格上的符号,并将其传递给控制单元。
  2. 根据当前状态和读取的符号执行相应的操作:控制单元会根据当前状态和读取的符号来确定下一步的操作。这可能包括改变读写头的位置、改变当前状态、写入新的符号等。
  3. 移动读写头:根据执行的操作,读写头可能会向左或向右移动到下一个单元格上,准备进行下一次读取操作。

图灵机的删除操作如下:

  1. 读取当前单元格上的符号:与读取操作相同,读写头会读取当前所在单元格上的符号。
  2. 根据当前状态和读取的符号执行相应的操作:控制单元会根据当前状态和读取的符号来确定下一步的操作。在删除操作中,控制单元会将当前单元格上的符号替换为一个空符号,表示删除该符号。
  3. 移动读写头:根据执行的操作,读写头可能会向左或向右移动到下一个单元格上,准备进行下一次操作。

需要注意的是,图灵机是一种理论模型,实际上并没有具体的硬件实现。它是图灵提出的一种抽象计算模型,用来描述计算过程的基本原理。因此,在实际应用中,并不存在直接构建图灵机的硬件。

页面内容是否对你有帮助?
有帮助
没帮助

相关·内容

操作系统启动篇--01

操作系统启动篇--01 计算机起源 从白纸到图灵机 从图灵机到通用图灵机 从通用图灵机到计算机 打开电源,计算机执行的第一句指令什么?...---- 从通用图灵机到计算机 一个伟大的发明: 冯·诺依曼存储程序思想 存储程序的主要思想:将程序和数据存放到计算机内部的存储器中,计算机在程序 的控制下一步一步进行处理 计算机由五大部件组成:...如何切换到32位机呢?...gdt是用硬件来实现的,主要追求的是块,此时cs不再是左移4位产生一个地址,而是选择子。...head初始化gdt,idt表等,然后调用main函数 main函数负责初始化相关组件。 总结一句话: 先把操作系统从磁盘读入内存,然后再初始化,主要是建立相关数据结构,让操作系统知道硬件的样貌

68020

从零开始搭建一个语音对话机器人

然后我想动手自己做一个语音识别系统,从GitHub上下载了两个流行的开源项目MASR和ASRT来进行复现,发现语音识别的效果没有写的那么好,其中如果要从零来训练自己的语言模型势必会非常耗时。...因此,就有了一个新的想法,借助一些开源的语音识别SDK来实现语音识别,来看看他们语音识别的效果如何。于是想到了百度和科大讯飞,然后就百度了一下,百度搜索举贤不避亲的给我推荐了百度AI开放平台!...(3)准备图灵机器人: 图灵机器人大脑具备强大的中文语义分析能力,可准确理解中文含义并作出回应,是最擅长聊中文的机器人大脑,赋予软硬件产品自然流畅的人机对话能力。...图灵机器人是中文语境下智能度最高的“机器人大脑”,是全球较为先进的机器人中文语言认知与计算平台,图灵机器人对中文语义理解准确率已达90%,可为智能化软硬件产品提供中文语义分析、自然语言对话、深度问答等人工智能技术服务...总之,就是需要你去图灵机器人官网,注册成功后,构建一个属于你的图灵机器人,用于后续将翻译后的文本内容对图灵机器人提问获取回答,然后我们通过TTS处理就可以获取语音输出了。

11.6K31
  • CPU 执行程序的秘密,藏在了这 15 张图里

    ---- 正文 图灵机的工作方式 要想知道程序执行的原理,我们可以先从「图灵机」说起,图灵的基本思想是用机器来模拟人们用纸笔进行数学运算的过程,而且还定义了计算机由哪些部分组成,程序又是如何执行的。...3 写入到纸带的格子中; 通过上面的图灵机计算 1 + 2 的过程,可以发现图灵机主要功能就是读取纸带格子中的内容,然后交给控制单元识别字符是数字还是运算符指令,如果是数字则存入到图灵机状态中,如果是运算符...期间,如果输入设备是键盘,按下按键时是需要和 CPU 进行交互的,这时就需要用到控制总线了。 ---- 线路位宽与 CPU 位宽 数据是如何通过地址总线传输的呢?...,从内存里面把需要执行的指令读取到指令寄存器里面执行,然后根据指令长度自增,开始顺序读取下一条指令。...指令的类型 指令从功能角度划分,可以分为 5 大类: 数据传输类型的指令,比如 store/load 是寄存器与内存间数据传输的指令,mov 是将一个内存地址的数据移动到另一个内存地址的指令; 运算类型的指令

    1.7K42

    从图灵机开始

    图灵机是图灵提出的一种思想模型,是抽象的,是存在于大脑之中、存在于想象之中的。也就是说图灵并没有做出他所描述中的这种物理机器。那么这种机器是什么样子呢?它到底能做些什么呢?...图灵机的所有可能状态的数目是有限的,并且有一个特殊的状态,称为停机状态。 是不是觉得这太简单了,就是这么简单的思想。在人类的世界里构建出的任何复杂的东西,都是从最简单的思想开始的。...好了关于图灵机的介绍,笔者就不在啰嗦了,总体感觉是这个假想的机器很简单。和我们现代用到的计算机好像差的很远,甚至没有什么联系。下面我们就来用个实例来看看图灵是如何运转并最终完成计算任务的。...程序员用这些指令不同的组合,构建出了各种复杂的程序…… 但是我们用一条条指令写出的程序还没有地方放呢,更不谈让CPU去执行了。所以还要有像图灵机那样的纸带。于是人们又做出了存储器,叫内存。...我们要如何才能让CPU读取和写入内存单元呢,总不能让CPU在内存条上移来移去吧,即使这样可以,但是速度和稳定 性实在是太差了。既然只有两个动作——读内存单元和写内存单元。

    69180

    从图灵到 Transformer:可计算与不可计算的边界探讨

    在计算机发展的历史长河中,图灵和冯·诺依曼的理论构建了现代计算机的基础,使我们得以划定哪些问题是“可计算”的,哪些则是“不可计算”的。...尽管我们可以设计图灵机来解决许多问题,但某些问题(如停机问题)超出了任何图灵机的能力范围。...冯·诺依曼架构的核心思想是:计算机通过存储程序来执行计算任务,程序和数据共享内存。计算机的指令集是预先定义的,并且计算过程遵循一定的逻辑结构。...这些技术能够处理大量复杂的数据,并通过学习从数据中提取信息,从而展示出惊人的“类智能”表现,甚至挑战了我们对“可计算”与“不可计算”问题的传统认知。1....从 Transformer 的角度来看,这种灵活的决策实际上就类似于模型在面对未见过的情况时,通过自注意力机制对环境进行快速评估,选择最佳行动路径。

    10210

    每周学点大数据 | No.5算法的分析之图灵机

    No.5期 算法的分析之图灵机 小可:那计算机科学有没有对易解和难解问题进行一个相对严格的界定呢? Mr....这里我力图用浅显易懂的语言来解释它,所涉及的一些数学定义和形式化定义就暂且不提了。 简单来说,图灵机是由一个读写头和一条两端无限延伸的纸带构成的。...在读写头的内部,有一些“状态”,在读取不同的符号或者移动时,读写头的内部可以进行状态转换,在下一个阶段时,读写头可以根据状态和读取到的符号决定如何移动、读、写。 小可:这还是有一点抽象。 Mr....王:这样吧,我们来设计一个图灵机,来看看图灵机是如何工作的。 比如,想让图灵机解决2+3这个算术题,我们就去编一个加法计算器的图灵机程序。 对于图灵机来说,它的一切都是可以定义的。...王:还可以多用几个算式执行一下这个图灵机,来验证我们设计的程序还是不错的。这是一个很简单的图灵机例子,不过可以很有效地说明图灵机是如何定义和工作的。 内容来源:灯塔大数据

    80980

    智能的本质(二)---图灵机,电脑,以及人脑

    图灵还有一个贡献,就是图灵机的停机问题的证明。这个贡献很伟大也很重要,但是要谈这个需要很多的背景知识,这篇文章的篇幅已经很长,我想保留到下一节来单独谈这个问题。...图灵机这个东西出来的时间比较巧,正好赶上了二战。二战里重要的一件事情就是密码的解密,这促使大量的人才都在如何自动化这个过程上花费了很多时间精力,包括图灵。...冯诺依曼提出的冯诺依曼结构,基本思想是在硬件上处理和存储要分开,指令和数据使用同一个存储器,在程序控制下统一工作。这一点和图灵机来说有很不一样的地方。...而只有神经之间通过交流才能形成比较一致的观念。否则左边和右边就各司其职干自己的事情了。这个事情带来最大的冲击就是人是不是真有灵魂。因为从表现来看,这就是一部机器切断了通讯以后产生的现象。...所以我们是不是可以认为,电脑是universal图灵机用了硅实现的一个机器,而人脑无外乎某个我们也不知道的数学模型用碳实现的一个更加精巧的机器呢?倘若同意这种观点,这无疑有非常多的令人沮丧的成分。

    1.4K70

    聊聊编程范式

    编程范式一词最早来自 Robert Floyd 在 1979 年图灵奖的颁奖演说,是程序员看待程序应该具有的观点,代表了程序设计者认为程序应该如何被构建和执行的看法,与软件建模方式和架构风格有紧密关系。...按照结构化编程在做设计时,也是按照指令和状态(数据)两个纬度来考虑。在指令方面,先分解过程 Procedure,然后通过 Procedure 之间的一系列关系来构建整个计算,对应算法(流程图)设计。...结构化编程的优点: 贴近图灵机模型,可以充分调动硬件,控制性强。从硬件到 OS,都是从图灵机模型层累上来的。结构化编程离硬图灵机模型比较近,可以充分挖掘底下的能力,尽量变得可控。 流程清晰。...静态规划性在某些系统软件中是极度追求的,这种确定性需要对底层的图灵机模型做很好的静态分解,然后把我们的程序从内存到指令和数据一点点映射下去。...最后到函数式编程的时候,人们约束了数据的可变性,通过一系列函数的组合来描述数据从源到目标的映射规则的编排,在中间它是无状态的。可见,从左边到右边,是一路约束的过程。

    56310

    重学计算机组成原理(一)- 冯·诺依曼体系结构

    程序读取的数据、计算得到的结果,也都要放在内存里。内存越大,能加载的东西自然也就越多。 内存通常直接可以插在主板上,存放在内存里的程序和数据,需要被CPU读取,CPU计算完之后,还要把数据写回到内存。...主板的芯片组(Chipset)和总线(Bus)解决了CPU和内存之间如何通信的问题。 芯片组控制了数据传输的流转,也就是数据从哪里到哪里的问题 总线则是实际数据传输的高速公路。...计算器的本质是一个不可编程的计算机 [efi2z2i6f1.png] 我们再来看“存储”计算机。 程序本身是存储在计算机的内存里,可以通过加载不同的程序来解决不同的问题。...= 学习组成原理,就是在理解从控制器、运算器、存储器、输入设备以及输出设备,从电路这样的硬件,到最终开放给软件的接口,是怎么运作的,为什么要设计成这样,以及在软件开发层面怎么尽可能用好它。...那么图灵机和冯·诺依曼机是两种不同的计算机么?图灵机是一种什么样的计算机抽象呢? 欢迎留言分享你的思考和疑惑,也可以把本文分享给你的朋友,一起学习和进步! 参考 深入浅出计算机组成原理

    1.2K61

    【转】架构漫谈(五):什么是软件

    本文是漫谈架构专栏的第五篇,作者将会从自己的认知角度再次反思什么是软件,文中作者探讨了软件发展火热的根本原因以及软件扮演的角色等问题。...这些概念对于在各种不同的领域都应该也是有用的,需要读者自行思考,并应用到自己所在的领域中。在这篇文章开始,我们用同样的思考,来看看软件是怎么回事,以及如何运用架构思维,更好的设计和实现软件。...从冯诺依曼结构开始,程序逻辑开始脱离硬件,采用二进制编码。加上存储,配合输入输出,一个简化的大脑就出现了。...成本为王 在初期,软件使用二进制编写的,从硬件到软件,成本都非常的高。...也就是说,软件的主要目的,还是把人类的生活模拟化,提供更低成本,高效率的新的生活。从这个角度来看,软件主要依赖的还是人类的生活知识。

    47210

    架构漫谈(五):什么是软件

    在这篇文章开始,我们用同样的思考,来看看软件是怎么回事,以及如何运用架构思维,更好的设计和实现软件。 冯诺依曼结构,图灵机,以模拟人为目标   软件的历史,实际上可以说是用机器模拟人的历史。...不管大家(包括在这个历史过程中的参与者)有没有意识到,我们都有意无意的在计算机上模仿人类的行为。从冯诺依曼结构开始,程序逻辑开始脱离硬件,采用二进制编码。...软硬件两者一结合,一个可编程的大脑出现了,这也是现在为什么我们把计算机叫做电脑。在硬件上编写出的程序,就是软件,是用来控制硬件的行为的。...成本为王   在初期,软件使用二进制编写的,从硬件到软件,成本都非常的高。...从这个角度来看,软件主要依赖的还是人类的生活知识。软件更多的是扮演一个cost center,这也是为什么会出现很多的软件代工。 ?

    55070

    解读人工智能、大数据和云计算的关系,大佬们赌AI竟都输了?

    作为同时在研发和使用这三种技术的机构负责人,作者将尝试从大数据的角度解释ABC的关系,并且阐述这三种技术对于企业、机构和人类社会的重要性。...电影《模仿游戏》讲述的就是图灵如何构造假想的机器(计算机)来模仿人类的故事。 在那个时代,人工智能的概念还没有提出,人们更多地使用“机器智能”这个词来讨论计算机带来的智能。...人工智能最近一次的持续升温是被包括大数据和云计算在内的软硬件技术持续发展使得很多应用得以落地而驱动的(我们将在下一节中讨论ABC的关系)。...从历史经验来看,也许是由于大众媒体和科幻电影的影响,AI界有种过于乐观的倾向。...从技术角度上看,ABC之间有以下两层重要关系: 大量数据输入到大数据系统,从而改善大数据系统里建立的机器学习模型。 云计算提供的算力使得普通机构也可以在今天用大数据系统计算大量数据从而获得AI能力。

    64050

    如何编写高质量的 JS 函数(3) --函数式编程

    《如何编写高质量的 JS 函数(2)-- 命名/注释/鲁棒篇》从函数的命名、注释和鲁棒性方面,阐述如何通过 JavaScript编写高质量的函数。...我认为,他最伟大的成就,就是发明了图灵机: 上图所示,就是图灵机的模型图。 这里我们注意一点:从图中,我们会发现,每个小方格可存储一个数字或者字母。这个信息非常重要,大家可以思考一下。...换句话说就是:通过修改内存来反映运算的结果。并不是真正意义上的运算。 修改内存并不是我们想要的,我们想要的仅仅是运算。从目的性的角度看,修改内存可以说是运算系统中的副作用。...从硬件系统来说:它们依赖于各自不同的计算机系统(也就是硬件)。为什么依赖不同的硬件,是因为如果用冯诺依曼结构的计算机,就意味着要靠修改内存来实现运算。但是,这和 lambda 演算系统是相矛盾的。...终于有一个计算机(硬件)系统可以宣称在机器指令级别上支持了函数式语言。 7、总结 关于这问,我阐述了很多,从函数式语言诞生的目的、到函数式语言诞生的艰难过程、再到计算机硬件的限制。

    1.7K00

    从图灵机到冯诺依曼机

    在上文中我们说了在手工操作时期开始,内存的存在方式是纸带,将所需存放的内容以0、1的方式存放于纸带上,然后配合打孔机进行内存中内容的读写,计算结果,将返回结果写入到纸带上。...接下来,我们分三部分讲述计算机模型的发展,其中包括从白纸到图灵机、从图灵机到通用图灵机、从通用图灵机到冯诺依曼模型,冯诺伊曼模型就是我们现在所使用的一种现代计算机模型。 1....image.png 下面是图灵机进行运算的一个例子。...冯诺依曼存储程序思想理论要点: 1)存储程序的主要思想——将程序和数据存放到计算机内部的存储器中,计算机在程序的控制下一步一步进行处理。 ...image.png 存储器中存放着是指令,IP是指令指针寄存器,可以理解为它的作用是指示当前执行的指令所在的内存地址,然后读取指令,放到IR(指令寄存器)分析取到的指令,译码,然后在运算器、控制器中运行该条得到结果

    2.8K00

    SFFAI 分享 | 王克欣 : 详解记忆增强神经网络

    下面4张图分别展示相应的自动机: 图三:DFA 图四:PDA 图五:LBA 从形式语言的角度来说,上下文无关文法(CFG)以及其对应的PDA可以建模程序语言,能够处理递归文法结构,下图简单的以计算表达式的解析...分类体系 从分类层次的角度来说,可以如下图进行划分: 图八:MANNs分类体系 在机器学习模型中,工作记忆指的是记忆仅存在于处理一个样本的过程中,而长期记忆指的是记忆一直存在,本文主要关注工作记忆相关的模型...模型介绍 2.1 一般框架 这里列出了两种框架,第一种是MemNN提出的文章中介绍的框架: 图九:MANN框架一 在第一种框架中,模型(1)先对输入x进行特征映射 ,得到映射后的输入 ,然后(2)对记忆模块中的每一个单元...则可以自然联想到LBA和图灵机是否也有相应的MANN模型与之对应的模拟呢? • LBA v.s. ? • NTM v.s. ? 表达能力 v.s....从模型设计的角度来说,一般的情景记忆模型的信息处理是在编码之后进行的,而之前讲到的模型均是在编码期间相伴进行的信息处理。

    2K11

    物理学家看人工智能:懂了你就不怕了

    首先我申明,我不是做人工智能的出身,我做物理的出身,也还在做物理,只是从Common Sense 来看人工智能问题。...前一阵子遇到一个自封”人工智能狂热粉“的投资人,号称从互联网时代就创业投资做高科技,说起来哪个方向都能整几句的主儿。我调侃的问他,为什么人工去年开始又火了。他说,硬件便宜了所以火了。...假设每个脑细胞跟6个脑细胞发生关联,这个关联的数量是多大呢?我用一个经典的存储单元来记录这个关联,先不管它这个关联是怎样工作的,有一个关联你至少需要一个单元来记录这个关联。...好,我们计算一下这个数量:130亿的脑细胞,每个脑细胞允许跟6个别的脑细胞发生关联,然后每个关联用3个电子来记忆和存储。这是多大的数字呢?130亿的6次方再乘以3。...这就是说即使我们可以用最轻的单元----电子去做存储,都没有办法去构建一个够大的系统描述一个人的大脑关联行为。从这个角度想,用经典的图灵机办法做出一个超过人脑的计算机这事情是不太可能的。

    2.1K140

    解读人工智能、大数据和云计算的关系,大佬们赌AI竟都输了?

    作为同时在研发和使用这三种技术的机构负责人,作者将尝试从大数据的角度解释ABC的关系,并且阐述这三种技术对于企业、机构和人类社会的重要性。 作者:冯雷 姚延栋 高小明 杨瑜 ?...电影《模仿游戏》讲述的就是图灵如何构造假想的机器(计算机)来模仿人类的故事。 在那个时代,人工智能的概念还没有提出,人们更多地使用“机器智能”这个词来讨论计算机带来的智能。...人工智能最近一次的持续升温是被包括大数据和云计算在内的软硬件技术持续发展使得很多应用得以落地而驱动的(我们将在下一节中讨论ABC的关系)。...从历史经验来看,也许是由于大众媒体和科幻电影的影响,AI界有种过于乐观的倾向。...从技术角度上看,ABC之间有以下两层重要关系: 大量数据输入到大数据系统,从而改善大数据系统里建立的机器学习模型。 云计算提供的算力使得普通机构也可以在今天用大数据系统计算大量数据从而获得AI能力。

    54010

    【计算理论】计算复杂性 ( 两个带子的图灵机的时间复杂度 )

    将 0 字符从当前带子中抹掉 ; 第五步 : 读头一 读取 带子一 字符 1 , 读头二 将 0 字符从当前带子中抹掉 ; 第六步 : 读头一 读取 带子一 字符 1 , 读头二...将 0 字符从当前带子中抹掉 ; 此时带子一读取完毕 , 带子二为空 , 此时进入接受状态 ; \rm M_3 是两个带子的图灵机 , 算法设计如下 : \rm M_3 = " 在输入字符串...中的 0 字符 ; ④ 如果所有的 0 字符都被删除 , 带子一 中的 1 字符还没有读取完毕 , 进入 拒绝状态 ; 如果 带子一 中的字符读取完毕 , 带子二 中还有 0 字符剩余..., 进入 拒绝状态 ; 如果 带子二 中的 0 字符都被删除 , 带子一 正好读取完毕 , 进入 接受状态 ; " 计算上述算法的时间复杂度 : 首先检查 01 的相对顺序 , 最坏的情况下是读头走...\rm n 步 , 其复杂度是 \rm O(n) ; 然后读取带子一 然后写入擦除带子二 操作 , 整体执行了 \rm n 步 , 的时间复杂度是 \rm O(n) 上述两个步骤的时间复杂度是

    44600

    神经图灵机深度讲解:从图灵机基本概念到可微分神经计算机

    首先,我要对这个架构做一个总体的概述,即这个架构是什么?然后我会开始讨论为何说这个架构是重要的,以及它是如何与未来的机器学习相关的,再然后,我会谈为什么我们不能马上在每个地方用到这些东西。...本质上,图灵机包含上面写有指令的磁带和能够沿着磁带读取的设备。根据从磁带上读取到的指令,计算机能够决定在磁带上不同的方向上移动以写入或者擦除新符号等等。 ?...那什么又是神经图灵机(Neural Turing Machine)呢?...简而言之,神经图灵机就是一种神经网络,但是它从图灵机中获得灵感来尝试执行一些计算机可以解决得很好而机器学习模型并不能很好地解决的任务。...bAbI 数据集本质上是一系列后面带有问题的故事,而且所有的问题都被设计成需要某种形式的推理能力才能回答。我这里有一个简单的例子——使用位置来进行推理。

    1.7K80

    Nature重磅:软硬分离、图灵完备,清华首次提出“类脑计算完备性”

    但从现有通用计算机的发展历史与设计方法论来看,完善的计算完备性与软硬件去耦合的层次结构是计算系统蓬勃发展的计算理论与系统结构基础。...团队进一步提出相应的类脑计算机层次结构和确保类脑计算完备性的硬件原语(相当于通用处理器的机器指令)来充分利用这一新完备性带来的优势。...第二代天机芯,是我们本次研究依托的代表性类脑计算主要平台之一。从目前数据来看,我们研究的理论成果、系统架构和相关工具链的实现方法能够支持第三代天机芯以及新型类脑计算机的研发。...(即可以与图灵机互相模拟),则该系统是图灵完备的。...邱奇-图灵论题(该论题尚未被证明,但计算机领域普遍认为其为真)认为所有计算和算法都可以通过图灵机来执行。所以可以认为图灵完备性定义了当前计算机所能达到的能力极限。

    1.2K40
    领券