[科普中国]-冯·诺依曼与计算机的发展

说到计算机的发展，就不能不提到美籍科学家冯·诺依曼。冯·诺依曼早期以算子理论、共振论、量子理论、集合论等方面的研究闻名，他开创了冯·诺依曼代数。他为研制电子数字计算机提供了基础性的方案。1944年，冯·诺依曼与摩根斯特恩合著《博弈论与经济行为》，这部著作是博弈论学科的奠基性书籍。晚年，冯·诺依曼研究自动机理论，著有对人脑和计算机系统进行精确分析的著作《计算机与人脑》。作为二十世纪最伟大的数学家之一，冯·诺依曼被后人称为“计算机之父”。

20世纪初，物理学家和电子学家关于数值计算的机器应该采用什么样的结构而争论不休。这个问题被争论了多年，但一直没有得到解答。而与此同时，人们也被十进制这个计数方法所困扰。直到二十世纪三十年代中期，冯·诺依曼大胆地提出抛弃十进制的构想，采用二进制作为数字计算机的数制基础。另外，冯·诺依曼还提出预先编制计算程序，然后由计算机来按照人们制定的计算顺序来执行数值计算工作。

冯·诺依曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。冯·诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能:第一，把需要的程序和数据送至计算机中。第二，计算机必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。第三，计算机能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。第四，计算机能够根据需要来控制程序走向，并能根据指令来控制机器的各部件协调操作。第五，计算机能够按照要求将处理结果输出给用户。

由此，冯·诺依曼提出的计算机基本结构和工作方式设想，为计算机的诞生和发展提供了理论基础。时至今日，尽管计算机软硬件技术飞速发展，但计算机本身的体系结构并没有明显的突破，当今的计算机仍属于冯·诺依曼架构。人们把这个理论称为冯·诺依曼体系结构。

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