計算モデル

計算モデル︵けいさんモデル、︵英: model of computation︶は、計算・推論・証明といった行為を理論的・抽象的に考察するための数理モデルである。計算模型ともいう。これに含まれるうちで、チューリングマシンなどのような、現実の機械に似せた架空のものを抽象機械といい、そうでないものとしてはラムダ計算などがある。ラムダ計算は数学の関数式の組み合わせであり、ソースコードのような計算モデルである。理論計算機科学の多くの分野で、﹁計算機械﹂を理論的に、すなわちモデル化して扱うために多大に活用されている。また特に抽象機械は、実際のプロセッサやコンパイラやインタプリタの研究や開発など、理論に限らず実際的な分野でも活用される。計算理論においては、計算可能性や計算複雑性について形式的・定量的に示すためなどに使われており、古典的な成果にチャーチ＝チューリングのテーゼがある。より現実の計算機に近づけた機械の定義には命令セット、レジスタ、メモリモデルなども含まれる。現在の一般的なコンピュータ︵要するにいわゆるノイマン型︶を抽象化した計算モデルとしてはRAMモデル︵ランダムアクセスマシン︶がある。これはメモリに対してインデックス付けによりランダムアクセス可能な計算モデルである︵チューリングマシンではテープの1区画ずつの移動しかできない︶。キャッシュメモリが一般化し、そのヒット率が性能に与える影響が大きくなるにつれて、メモリの階層を前提とした計算モデルが重要となった。ハードウェアとして実装されていない︵実装する予定のない︶プロセッサの設計も一種の抽象機械である^[1]。特にインタプリタの形式でソフトウェアとして実装されている抽象機械を仮想機械と呼ぶ。研究目的などで、より抽象的な抽象機械の実装を作って研究などに使うこともある。抽象機械を使用することで、実際にシステムを組み立てることなく時間、メモリ使用量など特定の操作の実行に要するリソースを計算で求めることが可能である。

脚注[編集]

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^ と言えなくもないが、実機のプロセッサに近い設計では、理論的に扱うための利点はほぼ無い。

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[1] と言えなくもないが、実機のプロセッサに近い設計では、理論的に扱うための利点はほぼ無い。

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表話編歴コンピュータ科学
ハードウェア	プリント基板周辺機器 Integrated Circuit (IC) Very Large Scale Integration (超大規模集積回路、VLSI) Systems on Chip (SoC) エネルギー消費 (グリーン・コンピューティング) EDA ハードウェアアクセラレーション
コンピュータシステムの構造	コンピュータ・アーキテクチャ組み込みシステムリアルタイムシステムディペンダビリティ
ネットワーク	ネットワーク・アーキテクチャ（英語版）通信プロトコルネットワーク・コンポーネント（英語版）ネットワーク・スケジューラ（英語版）ネットワーク性能評価（英語版）ネットワーク・サービス（英語版）
ソフトウェアの構造	インタプリタミドルウェア仮想マシンオペレーティングシステムソフトウェア品質
ソフトウェア記法（英語版）とツール	プログラミングパラダイムプログラミング言語コンパイラドメイン固有言語モデリング言語ソフトウェアフレームワーク統合開発環境ソフトウェア構成管理ソフトウェアライブラリソフトウェアリポジトリ
ソフトウェア開発	ソフトウェア開発プロセス要求分析ソフトウェア設計ソフトウェア構築（英語版）ソフトウェアデプロイメントソフトウェアメンテナンスプログラミングチーム（英語版）オープンソースモデル
計算理論	計算モデル形式言語オートマトン理論計算可能性理論計算複雑性理論コンピュータ科学における論理学（英語版）意味論
アルゴリズム	アルゴリズム（英語版）アルゴリズム解析アルゴリズム効率（英語版）乱択アルゴリズム計算幾何学
コンピューティングの数学	離散数学確率統計学数学ソフトウェア情報理論解析学数値解析
情報システム	データベース管理システム情報ストレージシステム企業情報システム社会情報システム（英語版）地理情報システム意思決定支援システムプロセス制御システムマルチメディア情報システム（英語版）データマイニング電子図書館コンピューティング・プラットフォームデジタルマーケティング World Wide Web 情報検索
セキュリティ	暗号理論形式手法セキュリティ・サービス（英語版）侵入検知システムハードウェア・セキュリティ（英語版）ネットワーク・セキュリティ情報セキュリティアプリケーション・セキュリティ（英語版）
ヒューマンコンピュータインタラクション	インタラクションデザインソーシャル・コンピューティング（英語版）ユビキタスコンピューティング可視化アクセシビリティ
並行性	並行コンピューティング並列コンピューティング分散コンピューティングマルチスレッディングマルチプロセッシング
人工知能	自然言語処理知識表現と推論コンピュータビジョン自動計画とスケジューリング検索手法制御手法人工知能の哲学（英語版）分散人工知能（英語版）
機械学習	教師あり学習教師なし学習強化学習マルチタスク学習（英語版）交差検証
グラフィックス	アニメーションレンダリング画像編集 GPU 複合現実バーチャル・リアリティ画像圧縮ソリッドモデリング
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