简单，却不简单的-约翰·冯·诺依曼

简单，却不简单-冯·诺依曼

上次我们讲述艾伦·麦席森·图灵的故事时曾经说过，图灵同学有一个“计算机之父”的称号，那么计算机之母是谁呢？其实计算机是无性繁殖的，它没有妈，却有两个爸，“计算机之父”除了图灵还有一个。

这一位“计算机之父”的名气比图灵大得多，无论是计算机科班出身的专业人士，还是初入门的新人，无人不知他的大名。就连那些对计算机毫无兴趣，仅仅为了职称考试而去上计算机培训课的人，也会在第一堂课上了解他和他提出的原理。他，就是冯·诺依曼（Von Neumann John)。

很“简单”的少年得志

冯·诺依曼，著名匈牙利裔美籍数学家、计算机科学家、物理学家和化学家。1903年12月28日出生于匈牙利布达佩斯的一个犹太人家庭。

冯·诺依曼的父亲麦克斯年轻有为、风度翩翩，凭着勤奋、机智和善于经营，年轻时就已跻身于布达佩斯的银行家行列。冯·诺依曼的母亲是一位善良的妇女，贤惠温顺，受过良好教育。

冯·诺依曼从小就显示出数学和记忆方面的天才，从孩提时代起，冯·诺依曼就有过目不忘的天赋，六岁时他就能用希腊语同父亲互相开玩笑。六岁时他能心算做八位数除法，八岁时掌握微积分，在十岁时他花费了数月读完了一部四十八卷的世界史，并可以对当前发生的事件和历史上某个事件做出对比，并讨论两者的军事理论和政治策略，十二岁就读懂领会了波莱尔的大作《函数论》要义。

很“不简单”的冯·诺依曼结构

从20世纪初，物理学和电子学科学家们就在争论制造可以进行数值计算的机器应该采用什么样的结构。人们被十进制这个人类习惯的计数方法所困扰。所以，那时以研制模拟计算机的呼声更为响亮和有力。20世纪30年代中期，美国科学家冯诺依曼大胆的提出，抛弃十进制，采用二进制作为数字计算机的数制基础。同时，他还说预先编制计算程序，然后由计算机来按照人们事前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。

人们把冯诺依曼的这个理论称为冯诺依曼体系结构。从ENIAC（ENIAC并不是冯诺依曼体系）到当前最先进的计算机都采用的是冯诺依曼体系结构。所以冯诺依曼是当之无愧的数字计算机之父。

根据冯诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能：

• 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。

• 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。

• 能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。

• 能够按照要求将处理结果输出给用户。

为了完成上述的功能，计算机必须具备五大基本组成部件，包括：

• 输入数据和程序的输入设备

• 记忆程序和数据的存储器

• 控制程序执行的控制器

• 输出处理结果的输出设备

“简单却不简单”

• Hans Bethe（诺贝尔奖物理学获得者）：I have sometimes wondered whether a brain like von Neumann’s does not indicate a species superior to that of man.
  译 ：我有时在思考冯诺伊曼这样的大脑是否暗示着存在比人类更高级的生物物种。

• Glimm ： he is regarded as one of the giants of modern mathematics.
  译 ：他被普遍认为是现代数学的一位巨人。

• Jean Dieudonne ：the last of the great mathematician.
  译 ：最后一位杰出数学家。

在他的晚年，一位学生向曾他请教应该如何做事，成就傍身的冯·诺依曼只说了一个词：简单！