computer science

computational model

计算模型是刻画计算的抽象的形式系统或数学系统。在计算科学中,计算模型是指具有状态转换特征,能够对所处理对象的数据或信息进行表示、加工、变换和输出的数学机器。

  1. 图灵机模型(turing machine)

    图灵机模型理解起来很简单,但是运算能力很强且可实现。非确定性图灵机与确定性图灵机的区别是:在给定状态和输入时,其行为将不是唯一确定的。也就是说,对应同一个状态和输入,非确定性图灵机可以有多种行为来选择。

  2. 冯诺依曼机

    冯诺依曼机是现在主流计算机的计算模型,由输入设备、控制器、运算器、存储器和输出设备组成,部件之间通过数据传输线和控制信号线链接,运算器和控制器共同组成中央处理单元(Central Processing Unit)。该模型最重要的思想就是存储程序和二进制。不论数据还是程序都是以二进制的方式存储在存储器中。

  3. 量子计算机

    一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法。 由于量子态具有相干叠加性质,特别是量子纠缠特性,使得量子计算机具有天然的大规模并行计算的能力,其并行规模随芯片上集成量子位数目指数增加。顺便说一下,我对量子计算机了解甚少。

    基本原理:量子计算机以量子态为记忆单元、开关电路和信息存储形式,以量子动力学演化为信息传递与量子通信,其硬件的各种元件的尺寸达到原子或分子的量级。

    量子计算的信息存储单位是量子比特,其两态的表示常用以下两种方式:①利用电子自旋方向。如向左自转状态代表1,向右自转状态代表0。②利用原子不同能级。原子有基态和激发态两种能级,规定原子基态为0,激发态为1。

    量子算法有Shor 大数质因子分解算法,也不知道 RSA 能不能顶住。

  4. 生物计算机

    指用生物芯片制成的计算机,这种生物芯片是由蛋白质和其他有机物质的分子组成,它是以分子电子学为基础研制的一种新型计算机。也不知道能不能附在人体。