En bref :
Ce qui caractérise les langages de programmation impératifs comme proches des machines Turing et des ordinateurs habituels tels que les PC (eux-mêmes plus proches des machines à accès aléatoire (RAM) plutôt que de la machine Turing) est le concept d'une mémoire explicite qui peut être modifiée pour stocker (résultats intermédiaires ). Il s'agit d'une vue automate du calcul, avec un concept d'état (comprenant à la fois le contrôle d'état fini et le contenu de la mémoire) qui peut changer au fur et à mesure du calcul.
La plupart des autres modèles sont plus abstraits. Bien qu'elles puissent exprimer le calcul comme une succession d'étapes de transformation d'une structure originale, ces transformations sont appliquées dans une sorte d'univers intemporel de significations mathématiques. Cela peut préserver des propriétés, telles que la transparence référentielle, qui peuvent simplifier l'analyse mathématique. Mais il est plus éloigné des modèles physiques naturels qui reposent sur le concpet de la mémoire.
Il n'y a donc pas de machines fonctionnelles naturelles, sauf dans un sens plus large comme expliqué ci-dessous, car le logiciel n'est pas vraiment séparable du matériel.
La référence à Turing comme référence de calculabilité vient probablement du fait que son modèle, la machine de Turing, était le plus proche de cette contrainte de réalisabilité physique, ce qui en faisait un modèle de calcul plus intuitif.
Autres considérations :
Il existe de nombreux modèles de calcul, qui ont été conçus pour saisir de la manière la plus générale possible le concept de calcul. Ils incluent les machines de Turing, en fait dans de nombreuses saveurs différentes, le lambda calcul (les saveurs aussi), les systèmes de réécriture semi-Thue, la fonction récursive partielle, la logique combinatoire.
Ils capturent tous certains aspects des diverses techniques utilisées par les mathématiciens pour exprimer ou effectuer des calculs. Et la plupart ont été utilisés dans une certaine mesure comme base de la conception de certains langages de programmation (par exemple Snobol pour les systèmes de réécriture, APL pour les combinateurs, Lisp / Scheme pour le calcul lambda) et peuvent souvent être combinés de diverses manières dans les langages de programmation modernes.
Un résultat majeur est que tous ces modèles de calcul se sont révélés équivalents, ce qui conduit à la thèse de Church-Turing selon laquelle aucun modèle de calcul physiquement réalisable ne peut faire plus que n'importe lequel de ces modèles. Un modèle de calcul est dit Turing complet s'il peut être prouvé qu'il est équivalent à l'un de ces modèles, donc équivalent à tous.
Le nom aurait pu être différent. Le choix de la machine de Turing (TM) comme référence est probablement dû au fait qu'il s'agit probablement du plus simple de ces modèles, imitant étroitement (mais de manière simpliste) la façon dont un humain calcule et assez facile à mettre en œuvre (sous une forme finie limitée ) en tant qu'appareil physique, à tel point que les machines de Turing ont été construites avec des ensembles Lego . L'idée de base ne nécessite aucune sophistication mathématique. C'est probablement la simplicité et la réalisabilité du modèle qui lui ont donné cette position de référence.
Au moment où Alan Turing a créé son dispositif informatique, d'autres propositions étaient sur la table pour servir de définition formelle de la calculabilité, une question cruciale pour les fondements des mathématiques (voir
Entscheidungsproblem ). La proposition de Turing a été considérée par les experts de l'époque comme celle qui englobe le plus de façon convaincante les travaux connus sur ce que devrait être la calculabilité (voir Calculabilité et récursivité , RI Soare, 1996, voir section 3.2). Les différentes propositions se sont avérées équivalentes, mais celles de Turing ont été plus convaincantes. [extrait des commentaires de Yuval Filmus]
Il convient de noter que, d'un point de vue matériel, nos ordinateurs ne sont pas des machines Turing, mais plutôt ce qu'on appelle des machines à accès aléatoire (RAM) , qui sont également Turing complètes.
Le langage purement impératif (quoi que cela puisse signifier) sont probablement les formalismes utilisés pour les modèles les plus élémentaires, tels que les machines de Turing, ou le langage d'assemblage (en sautant son codage binaire) des ordinateurs. Les deux sont notoirement illisibles et très difficiles à écrire avec des programmes importants. En fait, même le langage d'assemblage possède des fonctionnalités de niveau supérieur pour faciliter un peu la programmation, par rapport à l'utilisation directe des instructions machine. Les modèles impératifs de base sont fermés aux mondes physiques, mais peu utilisables.
Cela a rapidement conduit au développement de modèles de calcul de niveau supérieur, qui ont commencé à y mélanger une variété de techniques de calcul, telles que les sous-programmes et les appels de fonction, la dénomination de l'emplacement de la mémoire, la portée des noms, la quantification et les variables fictives, déjà utilisées sous une certaine forme en mathématiques et en logique, et même des concepts très abstraits tels que la réflexion ( Lisp 1958).
La classification des langages de programmation en paradigme de programmation tels qu'impératif, fonctionnel, logique, orienté objet est basée sur la prééminence de certaines de ces techniques dans la conception du langage, et la présence ou l'absence de certaines fonctionnalités informatiques qui imposent certaines propriétés pour les programmes ou des fragments de programme écrits dans la langue.
Certains modèles conviennent aux machines physiques. Certains autres sont plus pratiques pour une description de haut niveau des algorithmes, celle-ci pouvant dépendre du type d'algorithme à décrire. Certains théoriciens utilisent même des spécifications non déterministes d'algorithmes, et même que cn soit traduit en termes de programmation plus conventionnels. Mais il n'y a pas de problème de non-concordance, car nous avons développé une technologie sophistiquée de compilateur / interprète qui peut traduire chaque modèle en un autre selon les besoins (qui est également la base de la thèse de Church-Turing).
Maintenant, vous ne devez jamais considérer votre ordinateur comme du matériel brut. Il contient des circuits booléens qui effectuent un traitement très élémentaire. Mais une grande partie est dirigée par des micro-programmes à l'intérieur de l'ordinateur que vous ne connaissez jamais. Ensuite, vous avez le système d'exploitation qui fait que votre machine semble encore différente de ce que fait le matériel.En plus de cela, vous pouvez avoir une machine virtuelle qui exécute le code d'octet, puis un langage de haut niveau tel que Pyva et Jathon, ou Haskell , ou OCaml, qui peut être compilé en code octet.
À chaque niveau, vous voyez un modèle de calcul différent. Il est très difficile de séparer le niveau matériel du niveau logiciel et ainsi d'affecter un modèle de calcul spécifique à une machine. Et comme ils sont tous traduisibles, l'idée d'un modèle de calcul matériel ultime est à peu près une illusion.
La machine de calcul lambda existe: c'est un ordinateur qui peut réduire les expressions de calcul lambda. Annonce qui se fait facilement.
À propos des architectures de machines spécialisées
En fait, pour compléter la réponse de Peter Taylor et pour assurer le suivi des jumelages matériel / logiciel, des machines spécialisées ont été produites pour être mieux adaptées à un paradigme spécifique, et leurs logiciels de base ont été écrits dans un langage de programmation basé sur ce paradigme.
Ceux-ci inclus
Fondamentalement, ce sont également des structures matérielles impératives, mais atténuées par des fonctionnalités matérielles spéciales ou des interprètes microprogrammés pour mieux s'adapter au paradigme souhaité.
En fait, le matériel spécialisé pour des paradigmes spécifiques ne semble pas avoir réussi à long terme. La raison en est que la technologie de compilation pour implémenter n'importe quel paradigme sur le matériel vanilla est devenue de plus en plus efficace, de sorte que le matériel spécialisé n'était pas tellement nécessaire. De plus, les performances du matériel informatique s'amélioraient rapidement, mais le coût de l'amélioration (y compris l'évolution des logiciels de base) était plus facilement amorti sur du matériel vanille que sur du matériel spécialisé. Le matériel spécialisé ne pouvait pas rivaliser à long terme.
Néanmoins, et bien que je ne dispose pas de données précises à ce sujet, je soupçonne que ces entreprises ont laissé des idées qui ont influencé l'évolution des machines, des mémoires et de l'architecture des jeux d'instructions.
(a -> a) -> a.