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ENIAC機(jī)研制組的莫克利和埃克特顯然是感到了這一點(diǎn)，他們也想盡快著手研制另一臺(tái)計(jì)算機(jī)，以便改進(jìn)計(jì)算機(jī)的性能。 1944年，馮·諾依曼參加原子彈的研制工作，該工作涉及到大量復(fù)雜的計(jì)算。在對(duì)原子核反應(yīng)過(guò)程的研究中，要對(duì)一個(gè)反應(yīng)的傳播做出“是”或“否”的回答。解決這一問(wèn)題通常需要通過(guò)幾十億次的數(shù)學(xué)計(jì)算和邏輯指令，盡管最終的數(shù)據(jù)并不要求十分精確，但所有的中間運(yùn)算過(guò)程均不可缺少，且要盡可能保持準(zhǔn)確。他所在的洛·斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室為此聘用了一百多名女計(jì)算員，利用臺(tái)式計(jì)算機(jī)從早到晚計(jì)算，還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足需要。無(wú)窮無(wú)盡的數(shù)字和邏輯指令如同沙漠一樣把人的智慧和精力吸盡。
馮·諾依曼具有的數(shù)學(xué)知識(shí)使其在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中發(fā)揮了主導(dǎo)作用
被計(jì)算機(jī)所困擾的馮·諾依曼在一次極為偶然的機(jī)會(huì)中知道了ENIAC計(jì)算機(jī)的研制計(jì)劃，從此他投身到計(jì)算機(jī)研制這一宏偉的事業(yè)中，建立了一生中最大的豐功偉績(jī)。
1944年夏的一天，正在火車(chē)站候車(chē)的
馮·諾依曼遇到了戈?duì)査固梗⑼M(jìn)行了短暫的交談。當(dāng)時(shí)戈?duì)査固故敲绹?guó)彈道實(shí)驗(yàn)室的軍方負(fù)責(zé)人，他正參與ENIAC計(jì)算機(jī)的研制工作。交談中戈?duì)査固垢嬖V了
馮·諾依曼有關(guān)ENIAC的研制情況。具有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的
馮·諾依曼為這一研制計(jì)劃所吸引，他意識(shí)到了這項(xiàng)工作的深遠(yuǎn)意義。
馮·諾依曼由ENIAC機(jī)研制組的戈?duì)柕滤雇⒅形窘榻B參加ENIAC機(jī)研制小組后，便帶領(lǐng)這批富有創(chuàng)新精神的年輕科技人員，向著更高的目標(biāo)進(jìn)軍。1945年他們?cè)诠餐懻摰幕A(chǔ)上，發(fā)表了一個(gè)全新的“存儲(chǔ)程序通用電子計(jì)算機(jī)方案”——EDVAC（Electronic
Discrete Variable AutomaticComputer的縮寫(xiě)
）。在這過(guò)程中，馮·諾依曼顯示出他雄厚的數(shù)理基礎(chǔ)知識(shí)和綜合分析的能力，充分發(fā)揮了他的顧問(wèn)作用。
馮·諾依曼思想“關(guān)于EDVAC的報(bào)告草案”為題，起草了長(zhǎng)達(dá)101頁(yè)的總結(jié)報(bào)告。報(bào)告廣泛而具體地介紹了一個(gè)全新的存貯程序通用電子計(jì)算機(jī)方案，從計(jì)算機(jī)的邏輯圖式和功能部件以及相互間的作用與關(guān)系等，整個(gè)設(shè)計(jì)都是在馮·諾依曼思想的指導(dǎo)下完成的。普林斯頓高等研究院批準(zhǔn)讓馮·諾依曼建造計(jì)算機(jī)，其依據(jù)就是這份報(bào)告。
這份報(bào)告是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上一個(gè)劃時(shí)代的文獻(xiàn)，它向世界宣告：電子計(jì)算機(jī)的時(shí)代開(kāi)始了。
EDVAC方案明確奠定了新機(jī)器由五個(gè)部分組成，包括：運(yùn)算器、邏輯控制裝置、存儲(chǔ)器、輸入和輸出設(shè)備，并描述了這五部分的職能和相互關(guān)系。報(bào)告中，諾伊曼對(duì)EDVAC中的兩大設(shè)計(jì)思想作了進(jìn)一步的論證，為計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)樹(shù)立了一座里程碑。
設(shè)計(jì)思想之一是二進(jìn)制，他根據(jù)電子元件雙穩(wěn)工作的特點(diǎn)，建議在電子計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制。報(bào)告提到了二進(jìn)制的優(yōu)點(diǎn)，并預(yù)言，二進(jìn)制的采用將大簡(jiǎn)化機(jī)器的邏輯線(xiàn)路。現(xiàn)在使用的計(jì)算機(jī)，其基本工作原理是存儲(chǔ)程序和程序控制，它是由世界著名數(shù)學(xué)家馮·諾依曼提出的，被人們稱(chēng)為“計(jì)算機(jī)之父”。
實(shí)踐證明了馮·諾依曼預(yù)言的正確性。如今，邏輯代數(shù)的應(yīng)用已成為設(shè)計(jì)電子計(jì)算機(jī)的重要手段，在EDVAC中采用的主要邏輯線(xiàn)路也一直沿用著，只是對(duì)實(shí)現(xiàn)邏輯線(xiàn)路的工程方法和邏輯電路的分析方法作了改進(jìn)。
程序內(nèi)存是諾伊曼的另一杰作。通過(guò)對(duì)ENIAC的考察，馮·諾依曼敏銳地抓住了它的最大弱點(diǎn)——沒(méi)有真正的存儲(chǔ)器。ENIAC只在20個(gè)暫存器，它的程序是外插型的，指令存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的其他電路中。這樣
，解題之前，必需先相好所需的全部指令，通過(guò)手工把相應(yīng)的電路聯(lián)通。這種準(zhǔn)備工作要花幾小時(shí)甚至幾天時(shí)間，而計(jì)算本身只需幾分鐘。計(jì)算的高速與程序的手工存在著很大的矛盾。
針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，馮·諾依曼提出了程序內(nèi)存的思想：把運(yùn)算程序存在機(jī)器的存儲(chǔ)器中，程序設(shè)計(jì)員只需要在存儲(chǔ)器中尋找運(yùn)算指令，機(jī)器就會(huì)自行計(jì)算，這樣就不必每個(gè)問(wèn)題都重新編程，從而大大加快了運(yùn)算速度。這一思想標(biāo)志著自動(dòng)運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)，標(biāo)志著電子計(jì)算機(jī)的成熟，已成為電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的基本原則。
1946年7，8月間，馮·諾依曼和戈?duì)柕滤雇ⅰ⒉怂乖贓DVAC方案的基礎(chǔ)上，為普林斯頓大學(xué)高級(jí)研究所研制IAS計(jì)算機(jī)時(shí)，又提出了一個(gè)更加完善的設(shè)計(jì)報(bào)告《電子計(jì)算機(jī)邏輯設(shè)計(jì)初探》。以上兩份既有理論又有具體設(shè)計(jì)的文件，首次在全世界掀起了一股“計(jì)算機(jī)熱”，它們的綜合設(shè)計(jì)思想，便是著名的“馮·
諾依曼機(jī)”，其中心就是有存儲(chǔ)程序原則--指令和數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)。這個(gè)概念被譽(yù)為“計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑”。它標(biāo)志著電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的真正開(kāi)始，指導(dǎo)著之后的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，今天人們又認(rèn)識(shí)到“馮·諾依曼機(jī)”的不足，認(rèn)為它阻礙計(jì)算機(jī)速度的進(jìn)一步提高，于是有人提出了“非馮·諾依曼機(jī)”的設(shè)想。
馮·諾依曼還積極參與了推廣應(yīng)用計(jì)算機(jī)的工作，對(duì)如何編制程序及搞數(shù)值計(jì)算都作出了杰出的貢獻(xiàn)。馮·諾依曼于1937年獲美國(guó)數(shù)學(xué)會(huì)的波策獎(jiǎng)；1947年獲美國(guó)總統(tǒng)的功勛獎(jiǎng)?wù)隆⒚绹?guó)海軍優(yōu)秀公民服務(wù)獎(jiǎng)；1956年獲美國(guó)總統(tǒng)的自由獎(jiǎng)?wù)潞蛺?ài)因斯坦紀(jì)念獎(jiǎng)以及費(fèi)米獎(jiǎng)。
在馮·諾依曼生命的最后幾年，他的思想仍甚活躍，他綜合早年對(duì)邏輯研究的成果和關(guān)于計(jì)算機(jī)
的工作，把眼界擴(kuò)展到一般自動(dòng)機(jī)理論。他以特有的膽識(shí)進(jìn)擊最為復(fù)雜的問(wèn)題：怎樣使用不可靠元件
去設(shè)計(jì)可靠的自動(dòng)機(jī)，以及建造自己能再生產(chǎn)的自動(dòng)機(jī)。他意識(shí)到計(jì)算機(jī)和人腦機(jī)制的某些類(lèi)似，這方面的研究反映在西列曼講演中；
馮·諾依曼逝世后，未完成的手稿于1958年以《計(jì)算機(jī)與人腦》為名出版。盡管這是未完成的著作，但是他對(duì)人腦和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的精確分析和比較后所得到的一些定量成果，仍不
失其重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。他的主要著作收集在六卷《馮·諾依曼全集》中，1961年出版。
馮·諾依曼是美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、秘魯國(guó)立自然科學(xué)院和意大利國(guó)立林且學(xué)院等院的院士。他還是普林斯頓大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)、哈佛大學(xué)、伊斯坦堡大學(xué)、馬里蘭大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)和慕尼黑高等技術(shù)學(xué)院等校的榮譽(yù)博士。1954年他擔(dān)任美國(guó)原子能委員會(huì)委員；1951年至1953年他任美國(guó)數(shù)學(xué)會(huì)主席。
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