构建图灵完整处理器所需的绝对最小指令集是多少？

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我对处理器如何处理指令有一个大致的了解，但我会花时间在大多数高级语言上工作。也许更接近铁杆的人可以提供一些有价值的见解。

假设编程语言基本上是处理器指令集的高级抽象，那么创建图灵完整机器所需的最基本指令集是什么？

注意：我对硬件体系结构的多样性一无所知，但是-为了简单起见-假设它是具有ALU（如有必要）和指令堆栈的典型处理器。*

hardware low-level turing-completeness

— 埃文·普莱斯
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计算机科学SE可能是一个提出类似问题的好地方。（目前，没有必要将您引导到那里。）不过，这是一个有趣的问题。

— Oskar Skog

随着ISA指令数量的减少，NUMBER指令的意义也随之降低。当ISA的指令少于“最佳” RISC时，它们就会变得怪异。一个只有一条指令的ISA将会很奇怪。//随着数字的增加，他们也变得越来越奇怪，并且ISA变成了CISC。//“怪异”当然或多或少是主观的。

— 奥斯卡·斯科格

任何汇编语言都被认为有用的最低指令集是什么？

— phuclv

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原来，您只需要一条指令即可构建一台具有图灵计算能力的计算机。这类只有一条指令并且图灵完整的机器称为“ 一个指令集计算机”，或者也被戏称为“终极RISC”。

— 约格·米塔格
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+1表示可能的最佳答案，除非找到零指令解决方案（实际上，一台指令计算机有时称为零指令计算机，因为在指令本身中未找到任何信息）

— Cort Ammon-Reinstate Monica 2014年

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是的，但是一条指令并不能使机器图灵完成：魔术存在于指令可以解决的所有不同的专用寄存器中。我认为您的答案指出，OP将“计算机”等同于“冯·诺依曼体系结构”，而实际上，“计算机”类别的范围要大得多。

— 所罗门慢

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@jameslarge魔术不一定在专门的寄存器中。BitBitJump，SBNZ，SUBLEQ和SUBNEG根本不需要寄存器，每个寄存器只需要一条指令，并且不需要内存。

— 8bittree '17

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@ 8bittree，Hunh！我想我忘记了设计怪异但完整的图灵架构是一项竞争性的运动。当我读到Jörg的答案时，我回想起我本科时代（大约在1980年代左右）的一个朋友，他打算用74LS系列芯片构建“一台指令计算机”，然后对其进行编程以模拟DecSystem 10。在Wikipedia页面上，我现在知道他的设计今天将被称为“运输触发体系结构”。我不知道他是否曾经跟进。

— 所罗门慢

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@jameslarge：英特尔MMU也是图灵完备的（特别是陷阱机制）。这确实很奇怪，但是，与设计相反，这纯属偶然。

— 约尔格W¯¯米塔格

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有许多方法可以实现可以在其中使用图灵机的功能。

当您查看处理器时，最适用的处理器可能是套准机模型。其中最简单的（就符号而言）是多带两个符号（mark和blank）。如果你去的东西不是很深奥的inc(r)，dec(r)和jz(r,z)（跳跃如果寄存器r是零指令z）或clr(r)（清晰r），，inc（je(i,j,z)跳如果寄存器i和j等于指令Z）。

我看过提到的注册机：

inc（i，m）-递增寄存器i并转到第m行
jzdec（i，m1，m2）-如果寄存器i为0，则转到第m行，否则递减i，然后转到第m2行

这也是完整的-它是一台Minsky寄存器机，尽管它对磁带中的数据有其他限制（它必须是存储状态的Gödel编号，而不是单独的寄存器）

而已。而已。

那么，为什么不使用这些超风险处理器呢？为他们编写编译器确实很痛苦，而您却放弃了处理器可以做的许多其他事情。有一个逐位的and，这真的很好，add而不是尝试通过递增寄存器和循环来完成所有事情。这就是名为“ Brainfuck ”的最受欢迎的编程语言的基础，该语言有8条指令。

> 递增数据指针
< 递减数据指针
+ 在数据指针处增加数据
- 在数据指针处递减数据
. 在数据指针处输出数据
, 读取输入，将数据存储在数据指针处
[如果指针处的数据为零，则不要将指令指针向前移动一，而是在匹配]命令之后将其向前跳转到命令
]如果指针处的数据为非零，则不要向前移动指令指针，而是在匹配]命令之后将其跳转回命令

人们可以找到编译器来 Brainfuck，但它真的不好玩在它甚至做简单的事情。除非您享受无奈，这就是语言的目的。