1.1.1　电子计算机的诞生

为了计算弹道轨迹，宾夕法尼亚大学电子工程系教授约翰·莫克利（John Mauchley）和他的研究生埃克特（John Presper Eckert）计划采用真空电子管组建一台通用的电子计算机。1943年，莫克利和埃克特开始研制ENIAC（Electronic Numerical Intergrator And Computer，电子数字积分计算机），并于1946年2月14日研制成功。ENIAC被广泛认为是第一台实际意义上的电子计算机，如图1-1、图1-2所示。它不仅通过不同部分之间的重新接线编程，还拥有并行计算能力，但功能受限制，速度也慢，并且体积和耗电量都非常大。

ENIAC长30.48m，宽6m，高2.4m，占地面积约170㎡，共30个操作台，重达28吨，耗电量150kW，造价48万美元。它包含17840根真空电子管，7200根晶体二极管，1500个中转件，70000个电阻器，10000个电容器，1500个继电器，6000多个开关。每秒能进行5000次加法运算或400次乘法运算。原来需要20多分钟才能计算出来的一条弹道，现在只要30s。

不久之后，两人又研制了新型EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer，离散变量自动电子计算机）。

同时，冯·诺依曼开始研制自己的EDVAC计算机，其设计思想一直沿用至今，主要内容包括二进制、存储程序以及计算机的五大组成部分。根据电子元件双稳工作的特点，冯·诺依曼建议在电子计算机中采用二进制。二进制的采用大大简化了计算机的逻辑线路。根据程序和数据的存储引出存储程序的概念，计算机执行程序是完全自动化的，不需要人为干扰，能连续自动地执行给定的程序并得到理想的结果。计算机的组成包括运算器、控制器、存储器、输入和输出设备，如图1-3所示。冯·诺依曼对EDVAC中的两大设计思想作了进一步论证，为计算机的设计树立了一座里程碑。因此，冯·诺依曼被誉为“现代计算机之父”。

冯·诺依曼体系结构计算机的特点如下。

·　使用单一的处理部件来完成计算、存储以及通信的工作。

·　存储单元是定长的线性组织。

·　存储空间的单元是直接寻址的。

·　使用低级机器语言，指令通过操作码来完成简单的操作。

·　对计算进行集中的顺序控制。

·　采用二进制形式表示数据和指令。

·　在执行程序和处理数据时必须将程序和数据从外存储器装入主存储器中，然后才能使计算机在工作时从存储器中取出指令并加以执行。