其他
冯·诺伊曼计算机的诞生
因为这些机器内部的电路和一个特定的程序密切相关， 对于这些计算机来讲， 重新编程就意味着完全从头开始设计， 加工，制造一个全新的机器出来，当然新的机器依然是专用的。
假设时间回到上个世纪40年代， 领导让你设计一台通用计算机， 你会怎么做？
首先你要考虑的是，这样的计算机在理论上是否可行， 如果理论上都造不出来，那就别白费力气了。
你最不擅长的就是数学理论， 苦思冥想还是找不到答案，突然有一天看到一篇划时代的论文，就像跌入山崖而无意中得到一本武林秘籍一样让你欣喜若狂。
这个论文叫做《可计算数字及其在判断性问题中的应用》， 作者阿兰 · 图灵， 他在论文中提出了一个假想的机器， 后来被称为图灵机。
但是你敏锐的意识到： 这个机器证明了通用计算理论，肯定了计算机实现的可能性，同时它给出了计算机应有的主要架构。
理论问题被解决了， 那就回到通用计算机的设计问题上来吧， 既然要“通用” ， 那肯定要允许大家写各种各样的程序， 计算机的硬件设备肯定不能和某个程序绑定。
一个偶然的机会， 你听说宾夕法尼亚大学发明了一个叫做ENIAC的机器，这个拥有1.8万个真空管， 长30多米， 重大30吨的庞然大物每秒竟然能执行5000次加法和400次乘法，让你惊叹不已。
想把一个程序输入计算机通常得好几周： 程序首先要在纸上写出来， 然后在花好几天的时间来操作开关和电缆， 还要验证和调试， 但是这一切做好以后，运行时间可能只有几分钟。 由于设计和输入程序的时间开销太大， 计算机运行速度快的优势就被抵销了。
如果程序切换以后， 想再次运行上一个程序， 还得重新把开关和电缆操作一遍， 让人抓狂。
如果能把程序存储下来该多好， 需要运行了，找到它运行就行了。
存储程序， 这并不是一个全新的想法， 当然，想把程序存储下来，需要定义一下机器的“指令集”， 这样各种各样的程序才用指令集中的指令描述出来， 方便存储。
你决定和ENIAC的Eckert and Mauchly 一起工作， 改进ENIAC , 同组的还有一个叫做冯·诺伊曼的大科学家作为顾问， 要知道冯·诺伊曼可是一个全才科学家， 在量子理论， 集合论，博弈论都有重大贡献， 他深厚的数学功底， 探索问题和综合分析的能力给了你们极大的帮助。
针对ENIAC的缺点， 你们提出了一个全新的计算机体系结构：
在这个结构中一个程序由若干指令组成， 在运行之前， 要被“放到“某个地方， 你把这个地方称为存储器（内存）， 可以把内存比喻成包含一个个格子的东西， 每个格子里放一条指令。
控制器和运算器是如此紧密的在一起工作，你决定把它叫做处理器。
很多程序不仅仅是简单的运算，大部分情况下还要把运算的结果放回到内存的“格子”中， 现在有个问题困扰着你， 内存中已经有指令了， 也要把数据放到这里吗？
经过谨慎的思考，你们做了一个艰难的决定：把指令和数据放到同一个内存中！ 这样一来处理器在同一时刻，要么是在读取指令， 要么是在存取数据， 两件事不可能同时进行， 这自然带来了一些性能的问题。
但是你坚信这样的设计结构简单，成本低，容易实现，一定要坚持。
为了做人机交互， 还得有输入设备和输出设备来做辅助。
你们根据电子元件的特点， 抛弃了ENIAC所使用的10进制， 转而使用二进制， 采用布尔代数的逻辑运算， 这极大的简化了电路的设计。
后来冯·诺伊曼根据这个设计写了一篇草稿论文，叫做《First Draft of a Report on the EDVAC》， 很不幸，这份长达101页的草稿论文上只有一个人的名字：冯·诺伊曼 ， 其他人，包括ENIAC的Eckert and Mauchly 都被忽略了。
这份论文广为流传， 深深的影响了下一代计算机的设计， 人们把遵循这个结构的计算机称为冯·诺伊曼计算机。
一个冯·诺伊曼计算机被抽象成5大组成部分： 控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。 将近70过去了， 它仍然统治着现代计算机 ， 时间证明了这是一个伟大的体系结构 。
在冯·诺伊曼的时代，人们根本无法预料到光盘， 网络，鼠标， 键盘，触摸屏这些东西 ， 但是他的结构经过几十年以后仍然能够支持这样的扩展， 我想这就是是抽象的威力吧。
我记得上高中的时候， 物理老师说牛顿提出三定律以后， 经典物理学的大厦已经建立起来的， 后人的工作就在在楼内楼外做点装饰而已 ，直到相对论和量子力学的出现。
而冯·诺伊曼结构提出后， 计算机这么多年来基本没什么变化， 无非就是追究速度更快， 容量更大， 显示更好而已， 不知道量子计算机是不是未来的突破？
（完）
你看到的只是冰山一角， 更多精彩文章，尽在“码农翻身” 微信公众号， 回复消息"m"或"目录" 查看更多文章
有心得想和大家分享？ 欢迎投稿 ！ 我的联系方式：微信：liuxinlehan QQ: 3340792577