馮·諾伊曼(2 / 3)

ENIAC是一個龐然大物,體積大約90立方米,占地170平方米,總重量達到30噸。它擁有電子管18000個,繼電器1500個,耗電150千瓦,每秒運算5000次,比機械計算機快幾百倍到一千倍,比人運算快一千倍到幾千倍,而且計算過程是按照編好的程序自動進行的。

ENIAC在計算機發展史上的重要性是毋庸置疑的。它是世界上第一台真正能夠運轉的大型電子計算機。它的成功開辟了提高計算速度的極為廣闊的前景。但它畢竟是新生事物,尚不完善。例如,它的儲存容量太小;程序是“外插型”的,不便使用,為了幾分鍾的計算,而準備工作卻要數小時。連研製者本人也感到它的弱點,有待改進。

1945年6月,馮·諾伊曼起草了一個全新的存貯程序通用電子計算機方案——EDVAC(Electronic Discret Varable Automatic Computer),對ENIAC進行了改造。這項更完美的設計為現代電子計算機的結構奠定了基礎。

一年後,又一份關於電子計算機裝置邏輯結構的更詳細報告發表,它是又一個新的電子計算機(IAS機)方案,而且包括有關結構選擇的論證。在這份報告的指導下,一個廣泛的電子計算機的研究工作在美國以至世界許多地方展開。

馮·諾伊曼在報告中提出的主要建議的實質有四個方麵:(1)將十進位改為二進位;(2)建立多級存儲結構,由它容納並指令程序;(3)機器要處理的程序和數據,均由二進製數碼表示;(4)采用並行計算原理,即對一個數的各位同時進行處理。

雖然二進製在計算機中使用的合理性以及關於存儲器的設想,在馮·諾伊曼之前就有人提出,但是,馮·諾伊曼的功績在於他不僅提出並論證了這些新思想、新概念,而且還研究了實現它們的方法,即提出了EDVAC和IAS機方案。1951年,IAS機以比ENIAC快幾百倍的事實以及後來的研製計算機的經驗證明了馮·諾伊曼全部結論的正確性。馮·諾伊曼的報告是對通用電子計算機線路結構方麵的巨大貢獻。人們確認,計算機工程的發展應大大歸功於馮·諾伊曼,因為無論是計算機的邏輯圖式,還是現代計算機中存儲、速度、基本指令的選取以及線路之間相互作用的設計,都深深地受到馮·諾伊曼思想的影響。

EDVAC方案明確規定新機器有五個構成部分:①計算器;②邏輯控製裝置;③存貯器;④輸入;⑤輸出,並描述了這五部分的職能和相互關係。EDVAC方案有兩個非常重大的改進:一是采用二進製,二是完成了存貯程序,可以自動地從一個程序指令進到下一個程序指令,其作業可以通過指令自動完成。“指令”包括數據和程序,把它們用碼的形式輸入到機器的記憶裝置中,即用記憶數據的同一記憶裝置存貯執行運算的命令,這就是所謂存貯程序的新概念。這個概念被譽為計算機史上的一個裏程碑。為這個方案作出貢獻的馮·諾伊曼被譽為“計算機之父”。

長達101頁的EDVAC方案是計算機發展史上的一個劃時代的文獻。它向世界宣告:電子計算機時代開始了。

誰知,新機器EDVAC還沒來得及問世,研製人員卻為爭奪ENIAC的優先權問題進行了爭吵。1945年底,莫爾學院的計算機研製小組分裂了,艾克特和莫希萊自己開了家公司,從事計算機研製及大規模的生產。馮·諾伊曼則帶著格爾斯坦回到了普林斯頓高等研究院,準備為電子計算機的進一步完善繼續奮鬥。

很快,普林斯頓高等研究院由於馮·諾伊曼的歸來掀起了一個真正的“計算機熱”。在他的帶領下,原來從事理論研究的,顯得冷冷清清的研究院,開展了從計算機的研製到計算機應用的廣泛研究。不多久,這裏便成為美國電子計算機的中心,吸引了大批工程師和專業人員。在各方麵的合作下,馮·諾伊曼等人終於研製成全自動的通用電子計算機EDVAC。這是現代電子計算機的原型,後人也稱它為“馮·諾伊曼機”。