馮·諾依曼

馮·諾依曼(John von Neumann,1903~1957),美國數(shù)學家,原籍匈牙利。毫無疑問,馮·諾依曼是20世紀最重要的數(shù)學家之一,他是基礎(chǔ)數(shù)學(包括量子理論,測度論,集合論,代數(shù)幾何,遍歷論等)、量子力學、計算機科學與工程、博弈論等領(lǐng)域內(nèi)的科學全才之一,由于他在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的開創(chuàng)性貢獻,被后人譽為“計算機之父”和“博弈論之父”。

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馮·諾依曼出生于奧匈帝國時期的布達佩斯,父親是勤奮機智的猶太裔銀行家,母親也受過良好教育。馮·諾依曼名字里的“馮(von)”表示的是他的貴族身份,而這樣的身份是他的父親在1913年獲得的。

馮·諾依曼從小就顯現(xiàn)出數(shù)學和記憶方面的天才,從孩提時代起,馮·諾依曼就有過目不斷的天賦,六歲時他就能用希臘語同父親共同開玩笑。六歲時他能心算做八位數(shù)除法,八歲時掌握微積分,在十歲時他花費數(shù)月讀完了一部四十八卷的世界史,并可以對當前發(fā)生的時間和歷史上某個時間做出對比,并討論兩者的軍事理論和政治策略,十二歲就讀懂領(lǐng)會了博萊爾德大作《函數(shù)論》要義。

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1914年夏天,馮·諾依曼進入了大學預科班學習,是年7月28日,奧匈帝國借故向塞爾維亞宣戰(zhàn),揭開了世界第一次大戰(zhàn)的序幕。由于戰(zhàn)爭動亂不斷,馮·諾依曼全家離開過匈牙利,以后再重返布達佩斯。當然他的學業(yè)也會受到影響。但在畢業(yè)考試時,馮·諾依曼的成績?nèi)悦星懊ǔw育和書寫外,都是A)。

1921年,馮諾依曼通過“成熟”考試時,已經(jīng)被大家當做數(shù)學家了。他的第一篇論文是和菲克特合寫的,那時他還不到18歲。麥克斯由于考慮到經(jīng)濟上原因,請人勸阻年方17的馮·諾依曼不要專攻數(shù)學,后來父子倆達成協(xié)議,馮·諾依曼便去攻讀化學。

其后的四年間,馮·諾依曼在布達佩斯注冊為數(shù)學方面的學生,但并不聽課,只是每年按時參加考試,考試都得A。與此同時,馮·諾依曼進入柏林大學(1921年),1923年又進入瑞士蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學學習化學。1926年他在蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學獲得化學方面的大學畢業(yè)學位,通過在每學期期末回到布達佩斯大學通過課程考試,他也獲得了布達佩斯大學數(shù)學博士學位。

馮·諾依曼的這種不參加聽課只參加考試的求學方式,當時是非常特殊的,就整個歐洲來說也是完全不合規(guī)則的。但是這不合規(guī)則的學習方法,卻又非常適合馮·諾依曼。

1926年春,馮·諾依曼專人漢堡大學兼職講師。1930年他首次赴美,成為普林斯頓大學的客座講師。善于匯集人才的美國不久就聘馮·諾依曼成為客座教授。

1930年馮·諾依曼和瑪麗達·柯維斯結(jié)婚。1935年他們的女兒瑪麗娜出生在普林斯頓。馮·諾依曼家里常常舉辦時間很長的社交聚會。1937年馮·諾依曼與妻子離婚,1938年又與克拉拉·丹結(jié)婚,并一起回到普林斯頓。丹隨馮·諾依曼學數(shù)學,后來成為優(yōu)秀的程序編制家。

二次大戰(zhàn)歐洲戰(zhàn)事爆發(fā)后,馮·諾依曼的活動超越了普林斯頓,參與了同反法西斯戰(zhàn)爭有關(guān)的多項科學研究計劃。1943年起他成了制造原子彈的顧問,戰(zhàn)后仍在政府諸多部門和委員會中任職。1954年又成為美國原子能委員會成員。

馮·諾依曼的多年老友,原子能委員會主席席斯特勞斯曾對他作過這樣的評價:從他被人明道1955年秋,馮·諾依曼干得很漂亮。他有一種是人望塵莫及的能力,最困難的問題到他手里。都會被分解成一件看起來十分簡單的事情,用這種方法,他大大地促進了原子能委員會的工作。

馮·諾依曼的健康狀態(tài)一直很好,可是由于工作繁忙,到1954年他開始感到十分疲勞。1955年的夏天,X射線檢查出他患有癌癥,但他還是不停的工作,病勢擴展。后來他被安置在輪椅上,繼續(xù)思考、演說及參加會議。長期而無情的疾病折磨著他,慢慢的終止了他所有的活動。1956年4月,他進入華盛頓的沃爾特·里德醫(yī)院,1957年2月8日在醫(yī)院逝世,享年53歲。

馮·諾依曼結(jié)構(gòu)

馮·諾依曼結(jié)構(gòu)也稱普林斯頓結(jié)構(gòu),是一種將程序指令和數(shù)據(jù)存儲器合并在一起的存儲器結(jié)構(gòu)。程序指令存儲地址和數(shù)據(jù)存儲地址指向同一個存儲器的不同物理位置,因此程序指令和數(shù)據(jù)的寬度相同,如英特爾公司的8086中央處理器的程序指令和數(shù)據(jù)都是16位寬。

20世紀30年代中期,美國科學家馮·諾依曼大膽的提出:拋棄十進制,采用二進制作為數(shù)字計算機的數(shù)制基礎(chǔ)。同事,他還說預先編制計算程序,然后由計算機來按照人們事前制定的計算順序來執(zhí)行數(shù)值計算工作。

人們把馮·諾依曼的這個理論稱為馮·諾依曼結(jié)構(gòu)。從EDVAC到當前最先進的計算機都采用的是馮·諾依曼結(jié)構(gòu)。所以馮·諾依曼是當之無愧的計算機之父。

人們把利用這種概念和原理設(shè)計的電子計算機系統(tǒng)統(tǒng)稱為“馮·諾依曼型結(jié)構(gòu)”計算機。馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的處理器使用同一個存儲器,經(jīng)由同一個總線傳輸。

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馮·諾依曼計算機的基本原理

美籍匈牙利科學家馮·諾依曼(John von Neumann)結(jié)構(gòu)的計算機系統(tǒng)。

奠定了現(xiàn)代計算機的基本結(jié)構(gòu),其特點及原理是:

  1. 使用單一的處理部件來完成計算、存儲以及通信的工作。
  2. 存儲單元是定長的線性組織。
  3. 存儲空間的單元是直接尋址的。
  4. 使用低級機器語言,指令通過操作碼來完成簡單的操作。
  5. 對計算進行集中的順序控制。
  6. 計算機硬件系統(tǒng)有運算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部分組成并規(guī)定了他們的基本功能。
  7. 采用二進制形式表示數(shù)據(jù)和指令。
  8. 在執(zhí)行程序和處理數(shù)據(jù)時必須將程序和數(shù)據(jù)從外存儲器裝入主存儲器中,然后才能使計算機在工作時能夠自動調(diào)整的從存儲器中取出指令并加以執(zhí)行。
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