同格尔斯坦分手后, 冯?诺伊曼急不可耐地写信告诉宾夕法尼亚大学的莫尔学院, 希望马上访问那儿, 看看这台尚未出世的机器 。 莫尔学院计算机设计组的领导者艾克特和莫希莱听说后十分高兴 。 他们非常渴望能得到这位大科学家的指导和帮助 。 艾克特还说:“冯?诺伊曼是否真正的天才, 从他来以后提的第一个问题就可判断出来 。 ”这年8月初, 冯?诺伊曼来到莫尔学院, 参观了尚未竣工的被称为ENIAC的电子计算机, 他第一个问题就问起机器的逻辑结构 。 艾克特心中暗暗佩服:“不愧是位天才的科学家, 一下就点到问题的要害!”这以后, 冯?诺伊曼就成为莫尔学院的实际顾问者, 他同ENIAC的首批研制者们讨论了提高电计算机性能的各种措施, 对ENIAC的优缺点作出判断, 并提出相应的改进建议 。 正是因为冯?诺伊曼所起的决定性作用, 才使ENIAC在这一年里得以试制成功 。
ENIAC是一个庞然大物, 体积大约90立方米, 占地170平方米, 总重量达到30吨 。 它拥有电子管18000个, 继电器1500个, 耗电150千瓦, 每秒运算5000次, 比机械计算机快几百倍到一千倍, 比人运算快一千倍到几千倍, 而且计算过程是按照编好的程序自动进行的 。
ENIAC在计算机发展史上的重要性是毋庸置疑的 。 它是世界上第一台真正能够运转的大型电子计算机 。 它的成功开辟了提高计算速度的极为广阔的前景 。 但它毕竟是新生事物, 尚不完善 。 例如, 它的储存容量太小;程序是“外插型”的, 不便使用, 为了几分钟的计算, 而准备工作却要数小时 。 连研制者本人也感到它的弱点, 有待改进 。
1945年6月, 冯?诺伊曼起草了一个全新的存贮程序通用电子计算机方案——EDVAC, 对ENIAC进行了改造 。 这项更完美的设计为现代电子计算机的结构奠定了基础 。
一年后, 又一份关于电子计算机装置逻辑结构的更详细报告发表, 它是又一个新的电子计算机(IAS机)方案, 而且包括有关结构选择的论证 。 在这份报告的指导下, 一个广泛的电子计算机的研究工作在美国以至世界许多地方展开 。
冯?诺伊曼在报告中提出的主要建议的实质有四个方面:(1)将十进位改为二进位;(2)建立多级存储结构, 由它容纳并指令程序;(3)机器要处理的程序和数据, 均由二进制数码表示;(4)采用并行计算原理, 即对一个数的各位同时进行处理 。
虽然二进制在计算机中使用的合理性以及关于存储器的设想, 在冯?诺伊曼之前就有人提出, 但是, 冯?诺伊曼的功绩在于他不仅提出并论证了这些新思想、新概念, 而且还研究了实现它们的方法, 即提出了EDVAC和IAS机方案 。 1951年, IAS机以比ENIAC快几百倍的事实以及后来的研制计算机的经验证明了冯?诺伊曼全部结论的正确性 。 冯?诺伊曼的报告是对通用电子计算机线路结构方面的巨大贡献 。 人们确认, 计算机工程的发展应大大归功于冯?诺伊曼, 因为无论是计算机的逻辑图式, 还是现代计算机中存储、速度、基本指令的选取以及线路之间相互作用的设计, 都深深地受到冯?诺伊曼思想的影响 。
EDVAC方案明确规定新机器有五个构成部分:①计算器;②逻辑控制装置;③存贮器;④输入;⑤输出, 并描述了这五部分的职能和相互关系 。 EDVAC方案有两个非常重大的改进:一是采用二进制, 二是完成了存贮程序, 可以自动地从一个程序指令进到下一个程序指令, 其作业可以通过指令自动完成 。 “指令”包括数据和程序, 把它们用码的形式输入到机器的记忆装置中, 即用记忆数据的同一记忆装置存贮执行运算的命令, 这就是所谓存贮程序的新概念 。 这个概念被誉为计算机史上的一个里程碑 。 为这个方案作出贡献的冯?诺伊曼被誉为“计算机之父” 。
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