登陆注册
12918500000020

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
  • 李鸿章全传

    李鸿章全传

    李鸿章,最具争议的晚清重臣之一,开启中国近代化进程的第一人。他是中国近代史上许多屈辱条约的签字者,然而中国近代化的许多“第一”又都与他的名字联在一起,如中国第一家近代化航运企业——轮船招商局、中国第一条自己修筑的商业铁路、中国人自行架设的最早的电报线、中国第一批官派留学生、中国第一支近代化的海军等等。国人骂他,是因为觉得他与晚清的许多耻辱有直接关系;西方人敬他,因为认为他是中国近代史上第一个真正的杰出外交家。
  • 韩非子权术人生(传世名家经典文丛)

    韩非子权术人生(传世名家经典文丛)

    人生是一门博大精深的学问,有着太多太多的智慧等待着我们去汲取、领悟;思想是一片宽广无垠的大海,有着太浓太浓的魅力吸引我们去畅游其中。名家的人生,闪烁智慧的光芒,为我们折射出人生的光彩,波荡出生活的弦音;名家的人生,尽显思想的魅力,引领我们享受心灵的美丽旅途,体味生命的丰富元素。驰骋于睿智的思想海洋,让我们的精神变得充盈,心灵变得纯净而通透。
  • 帕斯捷尔纳克:历尽沧桑的诗人

    帕斯捷尔纳克:历尽沧桑的诗人

    读《诺贝尔奖百年英杰学生读本》这样的精品书是智慧上的愉悦。青少年朋友从这些巨人的足迹中,可以学会如何正确对待成功与失败、欢乐与痛苦、顺利与磨难,懂得应该如何对待人生,如何正确地设计自己,塑造自我,把握未来。
  • 十全天子:乾隆

    十全天子:乾隆

    乾隆皇帝是我国历史上富有传奇色彩的人物,关于他的出身,历来说法不一。一种是浙江海宁陈氏。据《清朝野史大观》所称,康熙年间,皇四子雍亲王胤禛与朝中大臣陈阁老很相善,王妃钮祜禄氏生得非常美貌,深得雍亲王宠爱。
  • 告诉你一个亨利福特的故事

    告诉你一个亨利福特的故事

    《告诉你一个亨利·福特的故事》由王志艳编著,《告诉你一个亨利·福特的故事》从福特的儿时生活开始写起,一直追溯到他创立福特汽车公司及所取得的巨大成就,再现了亨利·福特具有传奇色彩的一生,旨在让广大青少年朋友了解这位世界级的工程师和企业家不平凡的人生经历,从中汲取他那种对自己的理想执著不懈的追求精神,以及坚韧不拔、勇闯难关的坚定信念。
热门推荐
  • 小天使靓衣巧编织

    小天使靓衣巧编织

    本书介绍了100款各式适合小女孩穿着的毛衣,款式新颖丰富,包括开衫、披肩、裙子、背心、套头衫等,有很多款毛衣是配色编织,色彩协调,充满活力。各款毛衣的编织方法清晰明了,有详细的编织图和结构图,以及每一编织步骤的文字叙述,对领子和袖子等关键部位都有单独说明,使读者能够比较容易领会和掌握。
  • 花寂寂无泪却倾城

    花寂寂无泪却倾城

    初识她,清如白雪,娇如莲。他负手侧目而视说定娶她为妻。他是六界之主,怎可说放下就放下?从盘古开天辟地到人世沧海桑田,各执一方。风萧萧,雨寂寂,仿若浮萍不定摇。“恨我吗。”他凌波虚步,衣袂飘摇,伫立于天地之间。泪如潮水,眶如堤。滴滴滑落,熠熠生辉。她苦笑,狠狠地摇头。万年不变的脸,依旧面若冰霜永远拒人于千里之外。迂迂回回,寻寻觅觅,终是雾里看花,水中捞月。青烟萦绕,湖畔泛舟,涟漪点点。冷风飒飒,吹一缕青丝垂首,捻一铢花钿缀髻。她白衣凌乱,泪流三尺,噬心蚀骨。腾身而起的衣袍曵地,那抹身影终消散殆尽。怨生池,梭鱼微惊,白水落玉盘,清浊不可亵玩。斩情丝,斩情斩念……
  • 犹太人家教

    犹太人家教

    本书通过一个个生动的犹太人家教故事,让我们感悟到了这个伟大民族的家教智慧。内容包括:“追求知识,学习是孩子一生的使命”、“崇尚智慧,一盎司的智慧比一磅的黄金更珍贵”、“尊重个性,培养孩子的独立和创新精神”等九章。
  • 这场战争静悄悄

    这场战争静悄悄

    22世纪后,世界已经无力发起战争,但是各国间谍活动从未终止,甚至越发猖狂。间谍活动也从现实生活中转变为虚拟游戏世界里。为此,国家安全委员会特组织一批精英渗入到一款联合国发行的世界级游戏《众神之战》里,去调查那些身居要职,掌握国家机密却又心怀不轨的人。不一样的网游,不一样的谍战,尽在这里的战争静悄悄。
  • 军火王妃

    军火王妃

    看现代女子一朝穿越为倾城美颜将军女,怎样将冷兵器时代变成战火连天的火器时代!她美貌和智慧并存,她妖娆与纯真共生,她善良与嗜血同在!她偏偏不习琴棋书画,就爱骑马射弓!男尊女卑?她就偏偏让高高在上的男人们纷纷拜倒在她的石榴裙下!一起来看她在那个落后的时代怎样活出精彩吧!
  • 异界之纵横瓦罗兰

    异界之纵横瓦罗兰

    lol黄铜五的理论大神林洛,魂穿异界瓦罗兰大陆,来到一个因为瓦罗兰之心而破家的少年身上。发现原来传说中的瓦罗兰知心竟然是带有一个超神系统。在这个根英雄联盟似是而非的大路上,拥有能够兑换英雄联盟里的装备的超神系统,林洛能不能从黄铜蜕变成为王者呢?(这是一本好书,要是不好看,你觉得受骗了的话……你丫的来咬我啊!)
  • 恶魔总裁,诱妻入局

    恶魔总裁,诱妻入局

    他被蛇咬,她立马贴上嘴唇吸出毒血,她美好天真,他完美霸道,这场邂逅来得太突然太美,在她无邪的笑容后,却不知这一切都是他的刻意安排,他深情的眼眸中燃烧着复仇的火焰。这一刻,宠她上天,下一刻,令她万劫不复。天堂和地狱,那是她和他的距离……他要撕碎她的羽翼,让她坠入他的黑暗领域。
  • 业绩决定工资

    业绩决定工资

    风行世界500强企业的职业理念和价值观,锻造卓越员工必不可少的思维与行动准则。勋章只授予战功赫赫的将士,高薪仅属于业绩卓越的员工。工资多少,不是取决于你做了多少工作,而是取决于你创造了多少业绩。
  • 说好就牵手:走进现代都市走婚群落

    说好就牵手:走进现代都市走婚群落

    本书透视了现代都市所谓“走婚”的现象,从同居、试婚、周末婚姻、外遇、网婚五个方面向人们展示了现代都市人的婚姻、婚外恋情及网络恋情等感情生活,反映了现代都市人的婚恋观,警示人们正确处理和把握好事业、亲情、友情、爱情的问题。
  • 每一棵树都很孤独

    每一棵树都很孤独

    每一棵树都很孤独,即使地下的根须暗自交错缠绵。本书以主人公灵香的女友海棠自杀身亡后留下的谜为线索,在解谜的过程中,慢慢展现出两个不同年龄的女人(灵香与彩虹姨妈)各自不同的心路历程,整个故事仿佛一面多棱镜,有时荒唐,有时伤感,有时温柔,有时骇人,有时魔幻,却都无限接近真实,折射出日常生活中平凡人性所可能误陷的种种魔怔与梦魇,不仅使人体会到人性中深刻的孤独,也让人触摸到生命中那种令人震惊的情感。虚实交错的奇谲架构,超一流的文字叙事,动人心魄的深情炙爱,直抵每一位渎者的内心、整部小说充满了梦幻与神秘的气息。