图灵机由英国数学家和计算机科学家阿兰·图灵（Alan Turing）于1936年提出。它是一种抽象的计算设备，是一种理论上的计算模型，用于描述和模拟计算的过程，至于为什么要做计算可参考我另外一篇文章。可以说，图灵机抽象模型一经提出，从此计算机的设计就有了核心灵魂。
所以，搞懂图灵机，才能搞懂由此延申出来各种计算机系统、子系统。
图灵机简单介绍
图灵机由以下几个部分组成：
- 无限长的纸带，被划分为一个个单元格，每个单元格上可以写入符号。
- 读写头，可以在纸带上移动，并读取和写入单元格上的符号。
- 控制单元，根据读写头的位置和读取到的符号来决定下一步的操作。
图灵机的工作原理如下：
- 初始时，纸带上包含输入数据，并且读写头指向初始位置。
- 控制单元根据读写头所在位置和读取到的符号，根据预先定义的规则，决定下一步的操作，例如写入新的符号、移动读写头、改变状态等。
- 根据控制单元的指令，图灵机执行相应的操作，并进入下一个状态。
- 这个过程不断重复，直到图灵机进入终止状态或无法继续执行。
人肉跑图灵机
上面读不懂没关系，我们来人肉跑一下抽象模型，再结合我给的图抽象思考下就懂了。
下面是我经过烧脑推理画的抽象图，再次对图灵机做一次抽象：
1、纸袋——抽象人类编写的计算规则输入媒介
2、读写头和控制单元，抽象控制规则
3、Program抽象的人基于2的控制规则编制程序
我写了一个程序到纸袋上，纸袋上它们的顺序是010，看下图执行过程的read列，我的Program给定了从纸袋读取0的时候，下一个动作是写纸袋1，然后向右边移动，跳转的下一个state还是0，这个时候纸袋值从0变1。然后纸条划走，来到第二个位置，program中state 0的1，对应动作写纸袋0，然后右移，下一个状态还是0。如此往复，最后还能停机。剩下的读者自己画个表，像我这样。分析下，动动脑子就懂了。
从虚到实
图灵机，搁我的理解（当然不权威），就是一个确定的规则集合、按规则编制的状态控制、数据集合，外加让前面两抽象动起来的机制。
图灵在1936年提出，旨在解决“可计算性”问题，即什么样的问题可以通过计算来解决。图灵机具有无限长的纸带、读写头和控制单元等组件，通过读写头的移动和符号的读写来模拟计算过程。这是一个
1945年冯·诺依曼（John von Neumann）根据当时已经具备雏形的计算机器，抽象的提出冯·诺依曼架构。它包括了计算机的五个基本组成部分：中央处理器（CPU）、存储器（Memory）、输入设备（Input）、输出设备（Output）和控制单元（Control Unit）。冯·诺依曼架构中的程序和数据都存储在存储器中，通过控制单元的指令来执行计算操作。把图灵机从抽象中解放了出来，变得更加具体。
当然还有一种大同小异的哈佛架构~这里就不提了。
图灵机和冯·诺依曼架构的泛化
抽象的好处，就是其泛化能力，这个是人类独有的，你独有的智慧。
我要说的其实一个美学问题，即相同的结构，在不同的观察层次，重复出现的组织之美。如果你了解过分型理论，你一定知道我在说什么。
下面我们列举两个例子。
硬件层面
CPU内部
CPU（中央处理器）内部通常由以下几个主要组件构成：
- 控制单元（Control Unit）：控制单元是CPU的核心部分，负责协调和管理CPU内部的操作。它解析和执行指令，控制数据流和控制信号的传输，并确保各个组件按照正确的顺序执行操作。
- 算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit, ALU）：ALU执行算术和逻辑运算，例如加法、减法、乘法、逻辑与、逻辑或等。它接收来自寄存器的数据，并根据指令执行相应的运算操作。
- 寄存器（Registers）：寄存器是CPU内部的临时存储器，用于存储指令、数据和中间结果。不同类型的寄存器用于不同的目的，例如程序计数器（Program Counter, PC）用于存储下一条要执行的指令的地址，累加器（Accumulator）用于存储运算结果等。
- 存储器（Memory）：存储器用于存储程序和数据。它包括主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、固态硬盘等）。CPU通过访问存储器来读取指令和数据，并将结果写回存储器。
- 数据通路（Data Path）：数据通路是连接CPU内部各个组件的路径，用于传输数据和控制信号。它包括数据总线（Data Bus）、地址总线（Address Bus）和控制总线（Control Bus），用于在各个组件之间传递数据和控制信号。
- 缓存（Cache）：缓存是一种高速临时存储器，用于存储最常访问的指令和数据。它位于CPU内部，能够提供更快的数据访问速度，以减少对主存储器的访问次数。
以上是现代CPU内部常见的组成部分，它们共同协作，实现指令的解析、数据的处理和存储、控制信号的传输等功能。这些组件的设计和优化对于CPU的性能和效率至关重要。
CPU内部由制造商写死了确定的规则，这些规则提供给使用者的对接方式就是CPU的指令集，指令对应了电路中的一个电路组合和行为。
人在此基础上code。写操作系统、写驱动、写应用。
内存内部
现代内存（主存储器）内部通常由以下几个主要组件构成：
- 存储单元（Memory Cells）：存储单元是内存的基本组成单位，用于存储数据。每个存储单元通常由一个或多个存储元件组成，例如电容器、翻转触发器等。每个存储单元能够存储一个固定大小的数据单元，例如一个字节。
- 地址线（Address Lines）：地址线用于指定要访问的存储单元的地址。它们决定了内存中的特定存储单元的位置。地址线的位数决定了内存的寻址能力，即能够寻址的存储单元的数量。
- 数据线（Data Lines）：数据线用于传输数据到内存或从内存中读取数据。它们是用于传输数据的物理连接，决定了内存与其他组件之间的数据传输速度和带宽。
- 控制线（Control Lines）：控制线用于传输控制信号，例如读写信号、使能信号、时钟信号等。它们控制内存的读写操作和时序。
- 存储器管理电路（Memory Management Circuitry）：存储器管理电路负责内存的管理和控制。它包括地址解码器（Address Decoder）用于将地址信号解码为特定存储单元的选通信号，还包括写入/读取电路（Write/Read Circuitry）用于处理写入和读取操作。
- 控制逻辑（Control Logic）：控制逻辑协调和管理内存的操作。它接收来自CPU或其他组件的控制信号，并根据信号的类型和时序来控制内存的读写操作。
我们可以看到，就算内存内部，也由控制单元、内外部存储单元、抽象总线、。
存储的磁盘
硬盘（Solid State Drive, SSD）内部通常由以下几个主要组件构成：
- 存储芯片（Memory Chips）：固态硬盘使用闪存芯片作为存储介质，存储数据。闪存芯片通常采用非易失性存储技术，例如NAND闪存。每个存储芯片包含多个存储单元，每个存储单元可以存储多个比特的数据。
- 控制器（Controller）：控制器是固态硬盘的核心部分，负责管理和控制固态硬盘的操作。它接收来自计算机系统的读写请求，并将数据传输到存储芯片或从存储芯片中读取数据。控制器还负责处理错误检测和纠正、垃圾回收、数据压缩和加密等功能。
- 高速缓存（Cache）：固态硬盘通常配备一定容量的高速缓存，用于临时存储读取和写入的数据。高速缓存能够提供更快的数据访问速度，提高固态硬盘的性能。
- 接口（Interface）：固态硬盘与计算机系统之间通过接口进行连接和通信。常见的接口包括SATA（Serial ATA）、PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）等。接口的类型和版本会影响固态硬盘的数据传输速度和兼容性。
- 控制逻辑（Control Logic）：控制逻辑协调和管理固态硬盘的操作。它接收来自CPU或其他组件的控制信号，并根据信号的类型和时序来控制固态硬盘的读写操作。
- 电源管理电路（Power Management Circuitry）：电源管理电路负责管理固态硬盘的电源供应。它可以控制固态硬盘的功耗和电源模式，以提高能效和延长电池寿命。
我们可以看到，就算内存内部，也由控制单元、内外部存储单元、抽象总线。
列举了三个计算机内部基本的单元，它们内部其实就是一个小型的冯诺依曼架构。
软件层面
软件层面也能泛化。
就问你，你是不是自嘲CRUD Boy/Girl，你面向的是什么在编程，是不是在用一堆确定的api在那调用api？你是不是在利用api的规则在构建一堆复杂的业务规则？
只不过，有的coder负责设计和定义计算机的指令集，依赖于底层的电路设计的固定规则。
有的coder负责编写汇编程序，依赖硬件提供的指令集。
有的coder负责设计和开发操作系统，依赖C语言、汇编。
有的coder负责使用开发语言开发应用系统，依赖语言本身及操作系统提供的能力。
coder 们有自己所在的层级，有自己层级的生态，而此生态依赖于它下一层级提供的的规则集合，coder们利用规则创建他所面向业务的规则集合，再提供给别人使用的规则集合，最终落到了不会编码的普通手上。这活生生的，就像地球的生物群落一样。
搞清楚自己所在的层级，你知道你学的技术是什么了吗？规则集合，然后用起来，搭建你的目标规则集合，放出去给别人使用。
that’s it
大可大，小可小，无限套娃，深化泛化，抽象万岁~
尾声
如果跳出计算机，来到更加旷阔的视野中，你如果按这种思维方式去看，你会看到什么？
校园网内部，公司内网，计算机组成的集群，甚至超级云计算内部，何尝又不是这种架构为主的变种？明显的区别，就是单机内部的总线变成了网线~~
少年，跳出三界，open your eyes~~~
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