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在ENIAC充分运行之前，离散变量自动电子计算机EDVAC）的建造计划就被提出，其设计工作就已经开始。ENIAC和EDVAC的建造者均为宾夕法尼亚大学的电气工程师约翰·莫奇利和普雷斯波·艾克特。和ENIAC一样，EDVAC也是为美国陆军阿伯丁试验场的弹道研究实验室研制的。与ENIAC不同的是，冯·诺依曼Von Neumann）以技术顾问形式加入，他总结和详细说明了EDVAC的逻辑设计，1945年6月发表了著名的关于EDVAC的报告草案，提出了以“二进制存储信息”“存储程序（自动执行程序）”为基础的计算机结构思想，报告提出的体系结构一直延续至今，即冯·诺依曼结构。EDVAC是冯·诺依曼结构的通用电子计算机，从1951年EDVAC成功运行开始，计算机经历了多次的更新换代，但使用的仍然是冯·诺依曼结构，冯·诺依曼与EDVAC计算机如图1-2所示。
图1-2 冯·诺依曼与EDVAC
冯·诺依曼计算机设计方案包含以下3个要点
1）采用二进制数的形式表示指令和数据。
2）将指令和数据存放在存储器中。
3）计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5部分组成。
在计算机中，二进制数是计算机硬件能直接识别并进行处理的唯一形式。
计算机所做的任何工作都必须以二进制数据所表示的指令形式送入计算机内存中存储，一条条有序指令的集合称为程序。
根据冯·诺依曼的设计，计算机应能自动执行程序，而执行程序又归结为逐条执行指令。计算机对任何问题的处理都是对数据的处理，计算机所做的任何操作都是执行指令的结果。充分认识和理解计算机产生的结构思想，才能理解数据、程序与计算机硬件之间的关系，这对于学习和掌握计算机基本原理是十分重要的。
按照冯·诺依曼结构思想，计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成，如图1-3所示。
图1-3 计算机硬件经典结构
计算机给出程序中第一条指令在存储器中的存储地址，控制器则依据第一条指令的地址顺序地取指令、分析（译码）指令、执行指令。在执行指令的过程中，运算器根据指令的要求完成对数据的处理，并把处理结果送入存储器存储。然后，由输出设备展示数据处理结果。这样，在控制器的控制下，计算机周而复始地完成全部的指令流操作，从而实现程序控制。