1945年

冯·诺伊曼提出存储程序通用电子计算机方案

当你使用计算机时，只需用鼠标点击图标，存储在计算机中的程序或数据就会被打开，十分方便。但就是这样简单的操作，其包含的思想在计算机发展史上却具有里程碑式的意义。1945年，冯·诺伊曼提出了将程序存储起来的设想以加快计算机的操作。有了存储程序的构想，才有了现代计算机的雏形。

1903年12月28日，诺伊曼·亚诺什出生于匈牙利首都布达佩斯。在匈牙利语中，姓名是姓在前、名在后，所以诺伊曼是这个孩子的姓。诺伊曼的父亲是一个银行家，1913年被授予贵族头衔，此后他们的姓就变成了冯·诺伊曼。

冯·诺伊曼17岁时就发表了他的第一篇数学论文。当他结束学生时代时，他已经漫步在数学、物理、化学三个领域的某些前沿了。

1927至1929年，冯·诺伊曼相继在德国柏林大学和汉堡大学担任讲师。1930年，冯·诺伊曼接受了美国普林斯顿大学客座教授的职位。1933年，他与爱因斯坦等人一起成为普林斯顿高等研究院第一批教授，在那里从事算子理论、集合论等方面的研究。

第二次世界大战爆发后，冯·诺伊曼同时在海军军械局、陆军军械局和洛斯·阿拉莫斯参与了和战争有关的多项科研计划。他在两个军械局的工作主要是计算弹道和各种爆炸装置，空闲时会去普林斯顿待上两天。洛斯·阿拉莫斯是执行研制原子弹任务的“曼哈顿计划”的秘密地点，那里的大部分计算任务是在台式计算机器上完成的。实验室为此聘用了100多名女计算员从早到晚进行计算，但还是远远不能满足需要。

1944年，冯·诺伊曼偶然得知ENIAC计算机的研制计划，这台计算机比他们正在使用的机器快1000倍。冯·诺伊曼立即意识到这项工作的深远意义，并迅速了解了ENIAC的设计思想。

1945年，冯·诺伊曼与ENIAC研制组成员戈德斯坦共同提出了一个全新的“存储程序通用电子计算机方案”。在这个过程中，冯·诺伊曼显示出他深厚的数学理论基础，充分发挥了他的顾问作用及探索问题和综合分析的能力。冯·诺伊曼以《关于EDVAC的报告草案》为题，起草了一份长达101页的总结报告，提出建造电子离散变量自动计算机（EDVAC）的设想。这份报告就是著名的“101页报告”，是计算机发展史上划时代的里程碑。它向世界宣告，电子计算机的时代开始了。

EDVAC的设计采用了二进制而不是人们熟悉的十进制，这是根据电子元件在“开”、“关”两种状态下工作的特点，以及二进制能够大大简化机器线路、降低制造难度的优点而提出的。报告具体地介绍了制造电子计算机和程序设计的新思想，确定了新机器由五个部分组成，包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备，并描述了这五个部分的职能和相互关系。

运算器又称为算术逻辑单元，它是计算机对数据进行加工处理的部件，包括算术运算（加、减、乘、除等）和逻辑运算（与、或、非、异或、比较等）。控制器负责从存储器中取出指令，并根据指令的要求，按时间的先后顺序，向其他各部件发出控制信号，保证各部件协调一致地工作，一步一步完成各种操作。存储器是计算机记忆或暂存数据的部件，计算机中的全部信息，包括原始的输入数据、经过初步加工的中间数据及最后处理完成得到的结果都存放在存储器中。输入设备包括鼠标、键盘等，是给计算机输入信息的设备，负责将输入的信息（包括数据和指令）转换成计算机能识别的二进制代码，送入存储器保存。输出设备包括显示器、打印机等，是输出计算机处理结果的设备，将计算的结果转换成便于人们识别的形式。人们通过输入和输出设备与计算机进行交互。

宾夕法尼亚州的斯沃斯莫尔学院于1945年开始研制EDVAC，它的主要建造者依然是莫奇利和埃克特。EDVAC于1949年8月交付给弹道研究实验室。1951年，在发现和解决许多问题之后，EDVAC开始运行。它不仅可应用于科学计算，而且可用于信息检索等领域。EDVAC只用了3563个电子管和1万个晶体二极管，消耗电力和占地面积只有ENIAC的1/3。此后，EDVAC的硬件不断升级，1953年添加穿孔卡片输入输出，1954年添加额外的磁鼓内存，1958年添加浮点运算单元。直到1961年，它才被更加先进的计算机所取代。

存储程序是冯·诺伊曼的另一杰作。通过对ENIAC的考察，冯·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，不能存储程序，指令则存储在计算机的其他电路中。所以解题之前，必须先写好所需的全部指令，通过手工方式把相应的电路联通。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操作存在很大的矛盾。针对这个问题，冯·诺伊曼提出了存储程序的思想：把运算程序存在机器的存储器中，程序设计员只需要在存储器中寻找运算指令，机器就会自行计算，这样就不必为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。此后，存储程序式计算机被称为“冯·诺伊曼结构”，成为电子计算机设计的基本原则。

冯·诺伊曼是20世纪最伟大的全才之一，在多个领域进行了开创性工作。他因在电子计算机的发明中起了关键性的作用，被誉为“电子计算机之父”。

1955年夏天，冯·诺伊曼被检查出患有癌症，后来他不得不坐在轮椅上继续思考、演说及参加会议。1957年2月8日，冯·诺伊曼在里德陆军医院病逝，享年53岁。此前，艾森豪威尔总统亲自给坐在轮椅上的他颁发了一枚特别自由勋章。在他弥留之际，美国国防部正副部长、陆海空三军司令及其他军政要员齐聚病榻前，聆听他最后的建议和非凡的洞见。这是对这位伟大智者的最高致敬。