冯诺依曼计算机主要由运算器、控制器、存储器和输入输出设备组成,特点是程序以二进制代码的形式存放在存储器中;所有的指令都是由操作码和地址码组成;指令在其存储过程中按照执行的顺序;以运算器和控制器作为计算机结构的中心等。

诺依曼计算机主要由运算器、控制器、存储器和输入输出设备组成,特点是程序以二进制代码的形式存放在存储器中;所有的指令都是由操作码和地址码组成;指令在其存储过程中按照执行的顺序;以运算器和控制器作为计算机结构的中心等。冯诺依曼计算机广泛应用于数据的处理和控制方面,但是存在一些局限性。

计算机 computer

美籍匈牙利科学家冯诺依曼最先提出程序存储的思想,并成功将其运用在计算机的设计之中,根据这一原理制造的计算机被称为冯诺依曼结构计算机。由于他对现代计算机技术的突出贡献,因此冯诺依曼又被称为“现代计算机之父”。

说到计算机的发展,就不能不提到匈牙利科学家冯诺依曼(曾在德国柏林大学任教)。从 20 世纪初,物理学和电子学科学家们就在争论制造可以进行数值计算的机器应该采用什么样的结构。人们被十进制这个人类习惯的计数方法所困扰。所以,那时以研制模拟计算机的呼声更为响亮和有力。20 世纪 30 年代中期,匈牙利科学家冯诺依曼大胆地提出,抛弃十进制,采用二进制作为数字计算机的数制基础。同时,他还说预先编制计算程序,然后由计算机来按照人们事前制定的计算顺序来执行数值计算工作。

一般认为 ENIAC 机是世界第一台电子计算机,它是由美国科学家研制的,于 1946 年 2 月 14 日在费城开始运行.其实由汤米、费劳尔斯等英国科学家研制的”科洛萨斯”计算机比 ENIAC 机问世早两年多,于 1944 年 1 月 10 日在布莱奇利园区开始运行.ENIAC 机证明电子真空技术可以大大地提高计算技术,不过,ENIAC 机本身存在两大缺点:(1)没有存储器;(2)它用布线接板进行控制,甚至要搭接几天,计算速度也就被这一工作抵消了.ENIAC 机研制组的莫克利和埃克特显然是感到了这一点,他们也想尽快着手研制另一台计算机,以便改进.

1944 年,冯·诺伊曼参加原子弹的研制工作,该工作涉及到极为困难的计算。在对原子核反应过程的研究中,要对一个反应的传播做出“是”或“否”的回答。解决这一问题通常需要通过几十亿次的数学运算和逻辑指令,尽管最终的数据并不要求十分精确,但所有的中间运算过程均不可缺少,且要尽可能保持准确。他所在的洛·斯阿拉莫斯实验室为此聘用了一百多名女计算员,利用台式计算机从早到晚计算,还是远远不能满足需要。无穷无尽的数字和逻辑指令如同沙漠一样把人的智慧和精力吸尽。

被计算机所困扰的冯.诺伊曼在一次极为偶然的机会中知道了 ENIAC 计算机的研制计划,从此他投身到计算机研制这一宏伟的事业中,建立了一生中最大的丰功伟绩。

1944 年夏的一天,正在火车站候车的冯·诺伊曼巧遇戈尔斯坦,并同他进行了短暂的交谈。当时,戈尔斯坦是美国弹道实验室的军方负责人,他正参与 ENIAC 计算机的研制工作。在交谈中,戈尔斯坦告诉了冯·诺伊曼有关 ENIAC 的研制情况。具有远见卓识的冯·诺伊曼为这一研制计划所吸引,他意识到了这项工作的深远意义。

冯·诺依曼由 ENIAC 机研制组的戈尔德斯廷中尉介绍参加 ENIAC 机研制小组后,便带领这批富有创新精神的年轻科技人员,向着更高的目标进军。1945 年,他们在共同讨论的基础上,发表了一个全新的”存储程序通用电子计算机方案”–EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer 的缩写)。在此过程中,冯·诺依曼显示出他雄厚的数理基础知识,充分发挥了他的顾问作用及探索问题和综合分析的能力。诺伊曼以“关于 EDVAC 的报告草案”为题,起草了长达 101 页的总结报告。报告广泛而具体地介绍了制造电子计算机和程序设计的新思想。这份报告是计算机发展史上一个划时代的文献,它向世界宣告:电子计算机的时代开始了。

EDVAC 方案明确奠定了新机器由五个部分组成,包括:运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备,并描述了这五部分的职能和相互关系.报告中,诺伊曼对 EDVAC 中的两大设计思想作了进一步的论证,为计算机的设计树立了一座里程碑。

EDVAC 设计思想之一是二进制,他根据电子元件双稳工作的特点,建议在电子计算机中采用二进制。报告还提到了二进制的优点,并预言,二进制的采用将大简化机器的逻辑线路。

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