冯·诺依曼(John von Neumann,1903~1957),美国数学家,原籍匈牙利。毫无疑问,冯·诺依曼是20世纪最重要的数学家之一,他是基础数学(包括量子理论,测度论,集合论,代数几何,遍历论等)、量子力学、计算机科学与工程、博弈论等领域内的科学全才之一,由于他在相关领域内的开创性贡献,被后人誉为“计算机之父”和“博弈论之父”。
冯·诺依曼出生于奥匈帝国时期的布达佩斯,父亲是勤奋机智的犹太裔银行家,母亲也受过良好教育。冯·诺依曼名字里的“冯(von)”表示的是他的贵族身份,而这样的身份是他的父亲在1913年获得的。
冯·诺依曼从小就显现出数学和记忆方面的天才,从孩提时代起,冯·诺依曼就有过目不断的天赋,六岁时他就能用希腊语同父亲共同开玩笑。六岁时他能心算做八位数除法,八岁时掌握微积分,在十岁时他花费数月读完了一部四十八卷的世界史,并可以对当前发生的时间和历史上某个时间做出对比,并讨论两者的军事理论和政治策略,十二岁就读懂领会了博莱尔德大作《函数论》要义。
1914年夏天,冯·诺依曼进入了大学预科班学习,是年7月28日,奥匈帝国借故向塞尔维亚宣战,揭开了世界第一次大战的序幕。由于战争动乱不断,冯·诺依曼全家离开过匈牙利,以后再重返布达佩斯。当然他的学业也会受到影响。但在毕业考试时,冯·诺依曼的成绩仍名列前茅(除体育和书写外,都是A)。
1921年,冯诺依曼通过“成熟”考试时,已经被大家当做数学家了。他的第一篇论文是和菲克特合写的,那时他还不到18岁。麦克斯由于考虑到经济上原因,请人劝阻年方17的冯·诺依曼不要专攻数学,后来父子俩达成协议,冯·诺依曼便去攻读化学。
其后的四年间,冯·诺依曼在布达佩斯注册为数学方面的学生,但并不听课,只是每年按时参加考试,考试都得A。与此同时,冯·诺依曼进入柏林大学(1921年),1923年又进入瑞士苏黎世联邦工业大学学习化学。1926年他在苏黎世联邦工业大学获得化学方面的大学毕业学位,通过在每学期期末回到布达佩斯大学通过课程考试,他也获得了布达佩斯大学数学博士学位。
冯·诺依曼的这种不参加听课只参加考试的求学方式,当时是非常特殊的,就整个欧洲来说也是完全不合规则的。但是这不合规则的学习方法,却又非常适合冯·诺依曼。
1926年春,冯·诺依曼专人汉堡大学兼职讲师。1930年他首次赴美,成为普林斯顿大学的客座讲师。善于汇集人才的美国不久就聘冯·诺依曼成为客座教授。
1930年冯·诺依曼和玛丽达·柯维斯结婚。1935年他们的女儿玛丽娜出生在普林斯顿。冯·诺依曼家里常常举办时间很长的社交聚会。1937年冯·诺依曼与妻子离婚,1938年又与克拉拉·丹结婚,并一起回到普林斯顿。丹随冯·诺依曼学数学,后来成为优秀的程序编制家。
二次大战欧洲战事爆发后,冯·诺依曼的活动超越了普林斯顿,参与了同反法西斯战争有关的多项科学研究计划。1943年起他成了制造原子弹的顾问,战后仍在政府诸多部门和委员会中任职。1954年又成为美国原子能委员会成员。
冯·诺依曼的多年老友,原子能委员会主席席斯特劳斯曾对他作过这样的评价:从他被人明道1955年秋,冯·诺依曼干得很漂亮。他有一种是人望尘莫及的能力,最困难的问题到他手里。都会被分解成一件看起来十分简单的事情,用这种方法,他大大地促进了原子能委员会的工作。
冯·诺依曼的健康状态一直很好,可是由于工作繁忙,到1954年他开始感到十分疲劳。1955年的夏天,X射线检查出他患有癌症,但他还是不停的工作,病势扩展。后来他被安置在轮椅上,继续思考、演说及参加会议。长期而无情的疾病折磨着他,慢慢的终止了他所有的活动。1956年4月,他进入华盛顿的沃尔特·里德医院,1957年2月8日在医院逝世,享年53岁。
冯·诺依曼结构
冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构,是一种将程序指令和数据存储器合并在一起的存储器结构。程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置,因此程序指令和数据的宽度相同,如英特尔公司的8086中央处理器的程序指令和数据都是16位宽。
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。同事,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。
人们把冯·诺依曼的这个理论称为冯·诺依曼结构。从EDVAC到当前最先进的计算机都采用的是冯·诺依曼结构。所以冯·诺依曼是当之无愧的计算机之父。
人们把利用这种概念和原理设计的电子计算机系统统称为“冯·诺依曼型结构”计算机。冯·诺依曼结构的处理器使用同一个存储器,经由同一个总线传输。
冯·诺依曼计算机的基本原理
美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(John von Neumann)结构的计算机系统。
奠定了现代计算机的基本结构,其特点及原理是:
- 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。
- 计算机硬件系统有运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部分组成并规定了他们的基本功能。
- 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能够自动调整的从存储器中取出指令并加以执行。