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冯·诺依曼计算机的发明及其重要性

【摘要】:计算机的发明过程中有三件事情非常重要:图灵机的提出。因此,图灵机的功能和现代计算机的功能相同。冯·诺依曼计算机模式的提出。学术界把采用0、1符号编码方法和存储程序方法的计算机称为冯·诺依曼计算机。许多科学家多年来一直寻找一种突破冯·诺依曼计算机模式的新的计算机模式。科学技术人员的努力,虽然在组成计算机的体系结构上取得了很大的进步,但就计算机工作的基本原理来说,至今仍然是冯·诺依曼计算机模式。

计算机的发明过程中有三件事情非常重要:

(1)图灵机的提出。1936年,英国剑桥大学著名数学家图灵在研究解决数学的一个基础理论问题时,发表了著名的“理想计算机”的论文。图灵在该文中提出了可实现计算的自动机模型,这种理论机器被称为图灵机。从理论上讲,图灵机可完成所有可计算的问题。因此,图灵机的功能和现代计算机的功能相同。

(2)第一台计算机的制造成功。世界上第一台通用电子数字计算机是美国宾夕法尼亚大学莫尔学院的约翰·莫克莱博士和他的研究生J·普雷斯泊·埃克特主持建造的,取名为ENIAC(即电子数字积分计数器)。ENIAC是二次大战时应美国军方快速计算导弹弹道的需求研制的,但它正式完工时已是1945年的年底。ENIAC主要由电子管继电器组成,计算速度为5千次每秒。由于ENIAC的计算程序是通过外接线路来实现的,所以使用起来非常不方便。每当要用它解决新的问题时,操作人员必须重新接线才能输入新的指令。(www.chuimin.cn)

(3)冯·诺依曼计算机模式的提出。在埃克特与约翰·冯·诺依曼的一次偶然会面中,他们讨论了ENIAC的工作原理和操作中的问题。冯·诺依曼在匈牙利出生,以后移居美国,成为普林斯特大学的数学教授。冯·诺依曼在数学上的成就使他在20岁时就已是知名的数学家。冯·诺依曼提出了一个全新的存储程序的方案。冯·诺依曼和宾夕法尼亚大学莫尔学院合作,在1952年设计完成了取名为EDVAC(电子离散变量自动计算机)的计算机。

冯·诺依曼提出的存储程序方法,就是设计一个包括存储部件和处理部件的机器,程序存储在存储部件中,处理部件按照存储的程序有条不紊地执行。存储程序技术是计算机发展的一个重要里程碑。现代计算机都是采用存储程序方法来实现自动计算的,其中程序(以及运行程序所需的数据)由0、1符号编码组成。学术界把采用0、1符号编码方法和存储程序方法的计算机称为冯·诺依曼计算机。许多科学家多年来一直寻找一种突破冯·诺依曼计算机模式的新的计算机模式。科学技术人员的努力,虽然在组成计算机的体系结构上取得了很大的进步,但就计算机工作的基本原理来说,至今仍然是冯·诺依曼计算机模式。