TL：DR：C ++抽象机是PRAM（并行随机存取机）的一种。

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从冯·诺依曼语言维基百科文章中，您链接到：

通过广泛地支持线程形式的并行处理，许多严格使用的编程语言（例如C，C ++和Java）已不再严格地由von Neumann所主导。

停止描述了从存在到不存在的过渡。是的，在Wikipedia看来，在C ++ 11添加线程之前，C ++严格来说是冯·诺依曼语言。（并且在基本上仍然是VN语言之后；让多个线程共享同一地址空间并不会从根本上改变C ++的工作方式。）

在这种情况下，成为冯·诺依曼架构的有趣之处在于：

• 完全具有可寻址的RAM，从而可以随时有效地访问（对象高速缓存/分页）
• 将程序存储在RAM中：功能指针是可能且高效的，而无需解释器
• 有一个程序计数器可以逐步执行存储程序中的指令：自然模型是一种命令式编程语言，它一次只能执行一项操作。这是如此基础，很容易忘记它不是唯一的模型！（与FPGA或ASIC或在每个时钟周期内所有门可能并行执行某事的事物。或MIMD GPU上，您编写的计算“内核”可能在所有数据上并行运行，而无需隐式排序每个数据的顺序处理元素。或计算RAM：将ALU放入存储芯片中以绕过冯·诺依曼瓶颈

IDK为什么Wiki文章中会提及自修改代码；像大多数语言一样，ISO C ++对此未进行标准化，并且与用于split-bus / split-address-space-harvard体系结构的提前编译完全兼容。（否eval或需要解释器或JIT的其他任何方法。）或在常规CPU（Von Neumann）上，使用严格的W ^ X内存保护，并且从未使用mprotect过将页面权限从可写更改为可执行文件。

当然，大多数真正的C ++实现确实提供了明确定义的方法，可以将机器代码写入缓冲区并转换为扩展函数指针。（例如，GNU C / C ++的名称__builtin___clear_cache(start, end)是为I-cache同步而命名的，但其定义是为了确保可以安全地将数据作为函数调用数据。同时还优化了死存储消除，因此即使在x86上，如果没有它，代码也可能会中断因此实现可以扩展ISO C ++以利用Von Neumann体系结构的这一功能；故意限制ISO C ++的范围，以允许OS和类似内容之间的差异。

请注意，是冯·诺依曼并没有严格地暗示支持间接寻址模式。一些早期的CPU不需要，并且自修改代码（以重写指令中的硬编码地址）对于实现我们现在使用间接处理的内容是必需的。

还要注意，约翰·冯·诺伊曼（John Von Neumann）是一个非常有名的人，他的名字与很多基本事物联系在一起。冯·诺依曼建筑学的某些内涵（与哈佛相反）并不是在所有情况下都真正相关。例如，“冯·诺依曼语言”一词不太在乎冯·诺依曼与哈佛。它关心的是带有程序计数器的存储程序，而不是诸如Cellular Automata或Turing机器（带有真实磁带）之类的东西。通过使用单独的总线（或只是拆分的缓存）来获取指令（哈佛）来获得额外的带宽只是性能优化，而不是根本的改变。

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什么是抽象机器模型/计算模型？

首先，有些计算模型比图灵机（例如有限状态机）要弱。也有非顺序计算模型，例如Cellular Automata（康威的生命游戏），其中每个“步骤”并行发生多件事。

该图灵机是最广为人知的（和数学简单）的顺序抽象机是“强”，因为我们知道如何做。如果没有任何绝对的内存寻址方式，只是磁带上的相对移动，它自然就可以提供无限的存储空间。这很重要，在某种程度上使所有其他种类的抽象机与实际CPU完全不同。请记住，这些计算模型用于理论计算机科学，而不是工程学。诸如有限的内存或性能之类的问题与理论上可计算的内容无关，只有在实践中才有意义。

如果您可以在Turing机器上进行计算，则可以在其他任何Turing完整的计算模型（按定义）上进行计算，也许可以使用更简单的程序，也可以不用。图灵机的编程不是很好，或者对于任何实际的CPU至少与汇编语言都没有很大的区别。最值得注意的是，内存不是随机访问的。而且他们无法轻松地为并行计算/算法建模。（如果您想以抽象的方式证明有关算法的内容，那么为某种抽象机实现该算法的实现可能是一件好事。）

这也是潜在的有趣证明什么功能的抽象的机器需要有以是图灵完整，所以这是开发更多的人的另一个动机。

在可计算性方面，还有许多其他方面是等效的。该内存的机器模型是最喜欢的是有记忆的阵列现实世界的CPU。但是作为一台简单的抽象机，它不会为寄存器带来麻烦。实际上，只是为了使事情变得更加混乱，它将其存储单元称为寄存器数组。。RAM机支持间接寻址，因此，与实际CPU的正确比喻绝对是内存，而不是CPU寄存器。（并且有无数个寄存器，每个寄存器的大小都是无限制的。地址一直在不断发展，每个“寄存器”都必须能够容纳一个指针。）RAM机可以是哈佛的：程序存储在独立的有限状态部分中机器。可以将其视为具有内存间接寻址模式的计算机，这样您就可以将“变量”保留在已知位置，并将其中一些变量用作指向无限制大小的数据结构的指针。

抽象RAM机器的程序看起来像汇编语言，带有load / add / jnz以及您希望它具有的其他指令选择。操作数可以是立即数或寄存器号（普通人称其为绝对地址）。或者，如果模型具有累加器，则您的装载/存储计算机带有累加器，更像是真正的CPU。

如果您想知道为什么调用像MIPS这样的“ 3地址”机器而不是3操作数，它可能是1。因为指令编码需要通过Von Neumann瓶颈的3个显式操作数位置的空间/ I提取带宽（寄存器2），因为在RAM抽象机中，操作数是内存地址=寄存器号。

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C ++不能完全图灵化：指针的大小是有限的。

当然，C ++与CS抽象机模型有很大的不同：C ++要求每种类型都具有一个编译时常量sizeof，因此，如果您包含infinite-storage要求，那么C ++不可能是图灵完备的。在一切都为C实际上图灵完备？在cs.SE上也适用于C ++：类型具有固定宽度的要求是无限存储的首选。另请参阅https://en.wikipedia.org/wiki/Random-access_machine#Finite_vs_unbounded

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因此，计算机科学抽象机很愚蠢，那么C ++抽象机呢？

它们当然有其目的，但是关于C ++，还有很多有趣的事情，如果我们不那么抽象，并且谈论一台机器可以有效地工作，那么它可以假设什么样的机器。一旦我们讨论了有限机器的机器和性能，这些差异就变得很重要。

首先，要完全运行C ++，其次，要在没有巨大和/或不可接受的性能开销的情况下运行。（例如，硬件将需要直接支持指针，可能不需要使用将指针值存储到使用它的每个加载/存储指令中的自修改代码。这在C ++ 11中不起作用，因为C ++ 11中线程是线程的一部分语言：同一代码可以同时在2个不同的指针上进行操作。）

我们可以更详细地了解由ISO C ++标准假定的计算模型，该模型根据抽象机上发生的情况描述了语言的工作方式。需要真正的实现，才能在运行于“假设”抽象机正在执行C ++源代码的真实硬件上运行代码，从而再现任何/所有可观察到的行为（程序的其他部分可观察到而无需调用UB）。

C / C ++具有内存和指针，因此它绝对是一种RAM机器。

或近些年来，一台并行随机存取机，向RAM模型添加共享内存，并为每个线程提供自己的程序计数器。鉴于std::atomic<>释放顺序使所有先前的操作对其他线程可见，因此同步的“建立先于关系”模型基于连贯的共享内存。在需要手动触发同步/刷新的东西上进行仿真对于性能而言是可怕的。（非常聪明的优化可能会证明何时可以延迟执行该延迟，因此并非每个发布存储都必须受苦，但是seq-cst可能会很可怕。seq-cst必须建立所有线程都同意的全局操作顺序；这很难做到，除非同时所有其他线程都可以看到一个存储区。）

但请注意，在C ++中，除非同时使用，否则实际的同时访问是UB atomic<T>。这使优化器可以将CPU寄存器自由地用于本地，临时甚至全局变量，而无需将寄存器公开为语言功能。UB通常允许优化；这就是为什么现代C / C ++实现不是可移植的汇编语言。

registerC / C ++中的history关键字表示变量不能使用其地址，因此，即使是非优化的编译器也可以将其保存在CPU寄存器中，而不是内存中。我们在谈论的是CPU寄存器，而不是计算机科学RAM机器“寄存器=可寻址的内存位置”。（类似于rax..rsp/r8..r15x86或r0..r31MIPS）。现代的编译器会进行转义分析，并自然将本地变量正常保留在寄存器中，除非它们不得不溢出它们。其他类型的CPU寄存器也是可能的，例如x87 FP寄存器之类的寄存器堆栈。无论如何，register关键字的存在是为了针对这种类型的机器进行优化。但这并不排除在没有寄存器，只有内存指令的计算机上运行。

C ++被设计为可以在带有CPU寄存器的Von Neumann机器上很好地运行，但是C ++抽象机器（该标准用于定义语言）不允许将数据作为代码执行，也不能说任何有关寄存器的内容。但是，每个C ++线程的确有其自己的执行上下文，并且该模型对PRAM线程/内核进行了建模，每个线程都有自己的程序计数器和调用堆栈（或任何用于自动存储并确定返回位置的实现）。对于CPU寄存器，它们是每个线程专用的。

现实世界中所有的CPU都是随机存取机，并且CPU寄存器与可寻址/可索引RAM分开。即使是只能使用单个累加器寄存器进行计算的CPU，通常也至少具有一个指针或索引寄存器，这至少允许一些有限的数组索引。至少所有可以很好地用作C编译器目标的CPU。

没有寄存器，每种机器指令编码将需要所有操作数的绝对内存地址。（也许就像6502一样，其中“零页”，低256字节的内存是特殊的，并且有些寻址模式使用零页中的一个字作为索引或指针，以允许16位指针不带任何16位体系结构寄存器。或类似的东西。）请参阅C到Z80编译器为什么生成不良代码？在RetroComputing.SE对于一些有关实际8位CPU的有趣东西，其中完全兼容的C实现（支持递归和重入）的实现成本非常高。许多缓慢之处是6502 / Z80系统太小，无法托管优化的编译器。但是，即使是假设的现代优化交叉编译器（例如gcc或LLVM后端）在某些方面也很难。另请参阅关于什么是未使用的内存地址的最新答案。对于6502的零页索引寻址模式的一个很好的解释：来自内存+ 8位寄存器的绝对8位地址的16位指针。

根本没有间接寻址的机器无法轻易地支持数组索引，链接列表，并且绝对不能将指针变量作为一流对象。（反正效率不高）

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在实际机器上什么有效->什么习惯是自然的

C的早期历史大部分是在PDP-11上，这是一台普通的mem +寄存器机器，其中的任何寄存器都可以用作指针。自动存储映射到寄存器，或在需要溢出时映射到调用堆栈上的空间。内存是字节（或的块char）的平面数组，没有分段。

数组索引只是根据指针算法定义的，而不是它自己的东西，这也许是因为PDP-11可以高效地做到这一点：任何寄存器都可以保存地址并取消引用。（与有些机器只有几个指针宽度的特殊寄存器，其余的则变窄。这在8位机器上很常见，但是早期的16位机器（如PDP-11）的RAM不足，只有一个16位寄存器一个地址就足够了）。

有关更多历史记录，请参见Dennis Ritchie的文章C语言的发展。C在PDP-7 Unix上由B成长而来。（第一个Unix是用PDP-7 asm编写的）。我对PDP-7不太了解，但是显然BCPL和B也使用只是整数的指针，并且数组基于指针算术。

PDP-7是一个18位字可寻址的ISA。这可能就是为什么B没有char类型的原因。但是它的寄存器足够宽以容纳指针，因此它自然支持B和C的指针模型（指针并不是真正的特殊，您可以在它们周围复制并取消引用它们，并且可以使用任何地址）。因此，内存模型是平面的，没有像分段计算机或页面为零的8位微控制器上那样的“特殊”内存区域。

诸如C99 VLA（以及大小不受限制的局部变量）以及无限的重入和递归之类的东西意味着函数局部变量上下文（也就是使用堆栈指针的普通计算机上的堆栈帧）的调用堆栈或其他分配机制。