登陆注册
8729800000020

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
  • 马歇尔(名人传奇故事丛书)

    马歇尔(名人传奇故事丛书)

    乔治·卡特莱特·马歇尔(George Catlett Marshall,1880.12.31~1959.10.16),美国军事家、政治家、外交家,陆军五星上将。他于1901年毕业于弗吉尼亚军校,参加过第一次世界大战。
  • 百位世界杰出的经济学家(下)(世界名人成功启示录)

    百位世界杰出的经济学家(下)(世界名人成功启示录)

    人类的未来充满了希望,明天的世界令我们无比期待。从历史中汲取知识,感悟人生,追求真理,是每个生活在21世纪的现代人的价值取向。在无比灿烂的历史星空中,众多世界杰出人物犹如明烁夺目的明星,让历史的时空如此地浩瀚,并给后人留下了一份极其珍贵的文化遗产与智慧结晶。期望本书能让广大读者,尤其是青少年朋友们,从世界杰出的人物身上,学习与借鉴人生的智慧,创造卓越的人生。
  • 华盛顿 图哈切夫斯基(中外名人的青少年时代丛书)

    华盛顿 图哈切夫斯基(中外名人的青少年时代丛书)

    本书讲述了华盛顿、图哈切夫斯基两位军事家的成才、成功过程。文中对他们各自的家世、家教、兴趣、爱好,以及对其一生有影响的人和事着墨颇多,对成长中的青少年很有帮助。
  • 中国微波之父:中国科学院院士林为干传略

    中国微波之父:中国科学院院士林为干传略

    五十年前的春天,林为干先生响应国家号召,举家西迁,来到成都,筹建成电,并在这里教书育人、潜心研究、著书立说,为新中国的微波事业与人才培养作出了开拓性的贡献,被誉为“中国微波之父”。筚路蓝缕,以启山林。鲐背之年的林先生,以开创者的身份参与和见证了成电的沧桑巨变,为成电的改革建设发展作出了卓越贡献。
  • 冯梦龙寿宁民间传说

    冯梦龙寿宁民间传说

    寿宁在挖掘传统文化遗存过程中,刘春民同志又带领一批文学工作者,搜集、整理、编纂《冯梦龙寿宁民间传说》一书,这是为研究冯梦龙知寿宁吏治提供了一个独特的横断面。书中作品对习总书记褒奖冯梦龙为官清廉积极响应,希望借此让更多的人了解冯梦龙其人、其事,让更多人认知、效学他写书为人民、做官为人民的高尚情操。愿更多的文学工作者能学习冯梦龙“作而行之”的人格魅力,唯有这样,其作品才能成为经典的传世佳作。
热门推荐
  • 我在地府做微商

    我在地府做微商

    一个穷屌丝,女友跟人跑,工作被开除,开个微商却遇地府黑白无常上门,达成交易,赚取不一般的宝物。为地府鬼众解决难题,获取意想不到的宝物和能力。从此,世界变得格外美好,清纯女总裁,火辣御姐,清纯学生妹,来到他的身边。和黑白无常,牛头马面,十殿阎罗做生意,……赚取各类神奇宝物买跑车,买别墅,泡美女,发家致富,手到擒来。
  • 来自深渊的恐惧

    来自深渊的恐惧

    一个普通的板砖屌丝,为何莫名其妙的会有极品美女接连上门?普通的工地生活为何接连怪事不断?普通屌丝为何一一在生死线上徘徊,是宿命?还是前世所酿成的因果,欢迎进入不为人知的恐惧世界。
  • 比邻星的侵略

    比邻星的侵略

    人类于2016年在比邻星旁发现了类地行星,由于该星离太阳系仅仅4光年。一时间,人类的太空殖民热情空前高涨,甚至有大国提出联手合作,通过太空殖民来缓解因为资源日益紧张而带来的各种问题,殊不知,类地行星上的生命一样对地球垂涎三尺。
  • 只若青城

    只若青城

    初见时,他一袭红袍似血,衣摆轻飘,慢慢地靠近她,贴近她的耳垂,邪笑。如花美眷,似水流年,回得了过去,回不了当初。当隐藏在心底的情愫暗生,当埋没在黑暗的阴谋再现,当不得已的离别来临。原来。相濡以沫,不如相忘于江湖。
  • 三生劫:血晶

    三生劫:血晶

    有谁知道,在错误的时间遇上了错误的人,是什么感受?可能注定就是纠缠一生,万劫不复吧!静雪,二十一世纪第一杀手,当灵魂重生异世,又会如何翻云覆雨?他,是风国战神风彦,腹黑高傲,却唯独对她小心翼翼,只为她一颗真心。两颗心的沦陷,他们又是否能白头偕老?她爱他,可是内心深处还有一个他!他是魔族魔尊魔邪,一心等她回来,只希望可以看到她笑,看到她开心,此生不悔,哪怕她已经爱上了另一个人……
  • 极限世界之九州

    极限世界之九州

    你想要证明你存在的价值吗?那么跟我来吧!我会带领你找到生存的价值。
  • 成主记

    成主记

    跳出掌控,看我如何成就主之路。困难之前我没有低头,压制之下我奋起反抗。若地要阻我,我就碎地。天要阻我,我就破天。前世的我已止步,今世的我,将不停止前进。我将不再安分,我将不再沉沦。直至挣脱这一切的束缚。一个流浪的少年,一身匪夷所思的能力。一次偶然的际遇,开启了一生的探索与追求。只有不断的变得强大,才能保护自己在意之人,只有不断的挣扎,才能具备抗衡的力量。就算为此片体鳞伤,为此魂飞魄散,在所不辞。
  • 倾城子矜

    倾城子矜

    她一心一意对待每一个人却总被认为是卖力讨好她爱了十年的男人却不如一个骗来嫡姐身份的女人一张如花似玉的脸…最后被亲人设计陷害终得有朝一日获得重生她发誓不会再爱任何人…可骗有那么一个男人让她无可奈何
  • 进化成仙

    进化成仙

    冷血杀手水流阳急流勇退,厌倦了杀戮与血腥的他想要与平凡的女孩过平淡的日子,从此携子之手,游戏人间,怎料遭逢末日突变,女孩掉入深渊,不知所踪,天下丧尸横行,水流阳数次寻女孩无果,心灰意冷下同样跃入深渊,怎知此一去又有了新的人生,一个恢弘瑰丽,广袤无边的神秘世界如画卷般在他面前缓缓铺展开来……
  • 万兵世界

    万兵世界

    修炼本人逆天而行,无数逆流而上,他修炼却顺天而行,丹田破碎的他依旧横行天下。亦修炼,亦生活,修炼者的生活不止是修炼,有追星,有热爱,有爱情。