登陆注册
12918500000020

第20章 诺伊曼

姓名:冯·诺伊曼

出生地:匈牙利的布达佩斯

生卒年:1903-1957年

历史评价

冯·诺伊曼是20世纪最杰出的数学家之一,于1945年提出了“程序内存式”计算机的设计思想。这一卓越的思想为电子计算机的逻辑结构设计奠定了基础,已成为计算机设计的基本原则。由于他在计算机逻辑结构设计上的伟大贡献,他被誉为“计算机之父”。

诺伊曼于1903年出生在匈牙利的布达佩斯。他是一个数字神童,11岁时已显示出数学天赋。12岁的诺伊曼就对集合论、泛函分析等深奥的数学领域了如指掌。青年时期,诺伊曼师从著名数学家希尔伯特,从此,他更是如鱼得水,在数学的海洋中畅游。在获得数字博士之后,他成为美国普林斯顿大学的第一批终身教授,那时,他还不到30岁。

诺伊曼不仅是个数学天才,在其他领域也大有建树。他精通七种语言,在化学方面也有相当的造诣,曾获苏黎世高等技术学院化学系大学学位。更为难得的是,他并不仅仅局限于纯数学上的研究,而是把数学应用到其他学科中去。他对经典力学、量子力学和流体力学的数学基础进行过深入的研究,并获得重大成果,这些都说明诺伊曼具备了坚实的数理基础,和广博的知识,为他后来从事计算机逻辑设计提供了坚强的后盾。

1944年,诺伊曼参加原子弹的研制工作,该工作涉及极为困难的计算。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100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。

相关链接

世界上第一台电子计算机

1946年2月15日,世界上第一台通用电子数字计算机“埃尼阿克”(ENIAC)在美国研制成功。

“埃尼阿克”计算机的最初设计方案,是由36岁的美国工程师莫奇利于1943年提出的,计算机的主要任务是分析炮弹轨道。美国军械部拨款支持研制工作,并建立一个专门研究小组,由莫奇利负责。总工程师由年仅24岁的埃克特担任。

“埃尼阿克”共使用了18000个电子管,另加1500个继电器以及其他器件,其总体积约90立方米,重达30吨,占地170平方米,需要用一间30多米长的大房间才能存放,是个地地道道的庞然大物。它的运算速度为每秒5000次加法运算。这在当时是相当了不起的成就。

1944年夏季的一天,正在火车站候车的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。在交谈在,戈尔斯坦告诉了诺伊曼有关ENIAC的研制情况。具有远见卓识的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。

几天之后,诺伊曼专程来到莫尔学院,参观了尚未竣工的这台庞大的机器,并以其敏锐的眼光,一下子抓住了计算机的灵魂——逻辑结构问题,令年轻的ENIAC的研制者们敬佩不已。

因实际工作中对计算的需要以及把数学应用到其他科学问题的强烈愿望,使诺伊曼迅速决定投身到计算机研制者的行列。对业已功成名就的诺伊曼来说,这样做需要极大的勇气,因为这是一个成败未卜的新征途,一旦失败,会影响他已取得的名誉和地位。诺伊曼却以对新事物前途的洞察力,毅然决然地向此征途迈出了第一步,于1944年8月加入莫尔计算机研制小组,为计算机研制翻开了辉煌的一页。

诺伊曼以其非凡的分析、综合能力及雄厚的数理基础,集众人之长,提出了一系列优秀的设计思想,在他和莫尔小组其他成员的共同努力下,只经历了短短的十个月,人类在数千年中积累起来的科学技术文明,终于结出了最激动人心的智慧之花——一个全新的存储程序通用电子计算机方案(EDVAC方案)诞生了。

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。报告明确规定,EDVAC计算机由计算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出五大部分组成,并阐述了这五大部分的职能和相互关系。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。

1954年6月,诺伊曼到美国普林斯顿高级研究所工作,出任ISA计算机研制小组的主任职位。在那时,他提出了更加完善的设计报告“电子计算装置逻辑结构初探”。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。

——传世佳言——

人们不相信数学简单,只因他们未意识到生命之复杂。

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。报告提到了二进制的优点,并预言,二进制的采用将大大简化机器的逻辑线路。

实践证明了诺伊曼预言的正确性。如今,逻辑代数的应用已成为设计电子计算机的重要手段,在EDVAC中采用的主要逻辑线路也一直沿用着,只是对实现逻辑线路的工程方法和逻辑电路的分析方法做了改进。

程序内存是诺伊曼的另一杰作。通过对ENIAC的考察,诺伊曼敏锐地抓住了它的最大弱点——没有真正的存储器。ENIAC只有20个暂存器,它的程序是外插型的,指令存储在计算机的其他电路中。这样,解题之前,必须先想好所需的全部指令,通过手工把相应的电路联通。这种准备工作要花几小时甚至几天时间,而计算本身只需几分钟。计算的高速与程序的手工存在着很大的矛盾。

针对这个问题,诺伊曼提出了程序内存的思想:把运算程序存在机器的存储器中,程序设计员只需要去存储器中寻找运算指令,机器就会自行计算,这样,就不必每个问题都重新编程,从而大大加快了运算进程。这一思想标志着自动运算的实现,标志着电子计算机的成熟,已成为电子计算机设计的基本原则。

诺伊曼为计算机的发展道路打通了一道道关卡。尽管长期以来,关于二进制的引入和程序内存的发明权一直有争议,但是,诺伊曼在计算机总体配置和逻辑设计上所作的卓越贡献掀起了一次计算机热潮,推动了电子计算机的发展。他无愧于“计算机之父”这一美称。

同类推荐
  • 扳不倒的李鸿章

    扳不倒的李鸿章

    "从书中你会看到一个别样的李鸿章!他历经四代帝王,纵横官场40载,遭遇800多次弹劾,一次又一次的政治风暴,他都能从容走过,一生被弹劾,从未被扳倒!禁得起盛赞,也禁得起痛骂!看李鸿章舍小得大的官场智慧,内外逢源的驭人之道。从全新的角度去发现一个真实、智慧、隐忍的李鸿章。领略一代名臣的安身之计、为官之道,处世之法。全景式展现李鸿章的传奇人生,更客观、更生动、更深刻"
  • 文武全才明君:刘秀

    文武全才明君:刘秀

    本书的主要内容有:赤帝下凡、韬光养晦待勃发、出巡河北蛟龙入海、羽翼渐渐丰满、横扫千军如卷席、君临天下等。
  • 乱世文宗洪迈

    乱世文宗洪迈

    本书应该说是一部洪迈传论。其前七章是以洪迈的生平为纲,阐述洪迈生命的各个重要时期最为重大的事迹,涉及时代、文学审美观、治世观念、历史观,可说是一部内容丰富而清晰的洪迈评传;其后二章《容斋随笔》、《夷坚志》则是对洪迈在文化史上承前启后的历史地位的综合评价了。如果有人想对洪迈有一个较全面的了解,读一读此书必定会得到很大的满足。
  • 福特汽车王国

    福特汽车王国

    本书分五章,分别从福特诞生、继续前行、迎战对手、现代企业、前进之路等方面对福特公司进行了全面介绍,总结了福特汽车公司发展壮大的历程和经验。
  • 世界最具领导性的政坛伟人(5)

    世界最具领导性的政坛伟人(5)

    我的课外第一本书——震撼心灵阅读之旅经典文库,《阅读文库》编委会编。通过各种形式的故事和语言,讲述我们在成长中需要的知识。
热门推荐
  • 传媒实践力

    传媒实践力

    来自传媒一线学者的经验总结。内容涵盖新闻、传播、出版、公关以及广告等方面,描绘新媒体发展现状,阐述传统媒体的行业特色;探讨手机媒体的优劣,分析网络媒体的趋势;详解新闻传播理论,梳理伦理法规脉络。持论有据,案例经典,既可领略草根博客的犀利,又可触摸学术论文的深邃。
  • 荒天帝

    荒天帝

    荒古大陆,谁主沉浮一代天骄,起于微末刀霸天下,败尽诸敌美人恩重,把酒夜谈
  • TFBOYS之她说满城花开

    TFBOYS之她说满城花开

    还记得那些曾落在我们头上的花,如今已经凋零。还记得曾经的诺言,如今是不是已灰飞烟灭了。一生一世一双人,这样的唯美故事为什么就落不到我头上。可不可以就让泪水终结这一切,终结我对你的爱。王俊凯你是路痴吗!为什么走到我心里来了。易烊千玺,我允许你走进我的世界,但不绝不允许你在我世界里走来走去。王源,这个人现在不属于我。还记得,那年,她说满城花开
  • 寄浙东韩八评事

    寄浙东韩八评事

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 佛说骂意经

    佛说骂意经

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 背着神界闯花都

    背着神界闯花都

    我算是这个世界最后一个神仙,我那老鬼师傅居然说我满身戾气,要我去花都修炼。为了世界和平,为了人间正道,我从此踏上这条花都不归路,不过让我应接不暇的是——校花、警花、女总裁纷纷加入我这维护世界和平的队伍,那我还是一并收了可好……
  • 无限轮回之逆天改命

    无限轮回之逆天改命

    热血传奇之路...绝地风暴之战...争霸星际之间...队友?爱人?我都没有...我本命犯天煞孤星...像狼一般舔尽伤口的血液,我会拿回自己的东西哪怕,是缥缈无痕的命运...卖身卖肾求收藏、求推荐、求包养、求书评、求印象、求各位路过的爷留下点什么再走啦!!!
  • 一号男秘

    一号男秘

    繁华的大都市里,一个混在最底层的酒吧保安居然意外得到了修炼功法,一跃成为牛逼闪闪的修真者,踏上了新的修炼征途。一切的努力和汗水,都只为我的女兵王老婆!还有我的美女总裁和诱惑人心的假老婆……
  • 命运切牌手

    命运切牌手

    命运洗牌,你来出牌。要想出千?我来切牌。一个离奇的案子,最后的结局让我深陷其中。案子背后隐藏着怎样的精心布局?我又真的是唯一能切牌的人嘛?
  • 黑暗之潮:千年之殇

    黑暗之潮:千年之殇

    两千年前诺伊女神开启冥界之门令世间万物得以存续,两千年后的今天却又硝烟四起,只不过这次的主角不再是十二先贤做化身的诸神之战。东大路蠢蠢欲动,杀戮与欲望再次降临人间……