Как начинался компьютер
Компьютерная революция
Двоичный код
Разработки военных лет
Интегральные микросхемы
Микрокомпьютер
Персоны
Сеть
Язык компьютера
Развитие ПО
Гибкие системы
Средства разработки
Информатика
Вычислительная наука
Операционные системы
Искусственный интеллект
Предыстория
Поиск
Знания и рассуждения
Логика
Робототехника
 

 
Фон Нейман Печать
1945 г. Джон фон Нейман наметил основные прннципы работы и компоненты современного компьютера.
Родом из Венгрии, сын преуспевающего будапештского банкира, фон Нейман был продуктом той интеллектуальной среды, из которой вышли такие выдающиеся физики, как Эдвард Теллер, Лео Сциллард, Деннис Габор и Юджин Вигнер. Джони (так звали фон Неймана его знакомые) выделялся среди них своими феноменальными способностями. В шесть лет он перебрасывался с отцом остротами на древнегреческом, а в восемь освоил основы высшей математики. В возрасте 20-30 лет, занимаясь преподавательской работой в Германии, он внес значительный вклад в развитие квантовой механики - краеугольного камня ядерной физики, и разработал теорию игр - метод анализа взаимоотношений между людьми, который нашел широкое применение в различных областях, от экономики до военной стратегии. На протяжении всей жизни он любил поражать друзей и учеников своей способностью производить в уме сложные вычисления. Он делал это быстрее всех, вооруженных бумагой, карандашом и справочниками. Когда же фон Нейману приходилось писать на доске, он заполнял ее формулами, а потом стирал их настолько быстро, что однажды кто-то из его коллег, понаблюдав за очередным объяснением, пошутил: «Понятно. Это доказательство методом стирания».

Ю. Вигнер, школьный товарищ фон Неймана, лауреат Нобелевской премии, говорил, что его ум - это «совершенный инструмент, шестеренки которого подогнаны друг к другу с точностью до тысячных долей сантиметра». Это интеллектуальное совершенство было сдобрено изрядной долей добродушной и весьма привлекательной эксцентричности. Обладая фотографической памятью, фон Нейман не мог, например, разыскать бокалы в доме, где прожил 17 лет. В поездках он порой так глубоко задумывался о математических проблемах, что забывал, куда и зачем должен ехать, и тогда приходилось звонить на работу за уточнениями.

Фон Нейман был не чужд тщеславия во всех его проявлениях. Одевался он, скорее, как банкир с Уолл-стрит, а не профессор, и всегда старался поддерживать знакомство с сильными мира сего. Он любил красивых женщин, вкусную, изысканную еду и очень увлекался всевозможными устройствами и механизмами, особенно автомобилями, которые разбивал примерно раз в год. Но больше всего - разумеется, помимо работы - он любил устраивать роскошные приемы у себя дома в Принстоне (шт. НьюДжерси), где работал в Институте перспективных исследований. На таких приемах он всегда старался быть в центре внимания, поражая гостей рассказами о европейских королевских фамилиях, цитатами из давно прочитанных книг или фривольными стишками из своей знаменитой «коллекции».

Фон Нейман настолько легко и непринужденно чувствовал себя в любой обстановке, как на работе, так и в обществе, без всяких усилий переключаясь от математических теорий к компонентам вычислительной техники, что некоторые коллеги считали его «ученым среди ученых», своего рода «новым человеком», что, собственно, и означала его фамилия в переводе с немецкого. Теллер как-то в шутку сказал, что он «один из немногих математиков, способных снизойти до уровня физика». Сам же фон Нейман не без юмора объяснял свою мобильность тем, что он родом из Будапешта: «Только человек, родившийся в Будапеште, может, войдя во вращающиеся двери после вас, выйти из них первым».

Интерес фон Неймана к компьютерам в какой-то степени связан с его участием в сверхсекретном Манхэттенском проекте по созданию атомной бомбы, который разрабатывался в Лос-Аламосе, шт. Нью-Мексико. Там фон Нейман математически доказал осуществимость взрывного способа детонации атомной бомбы. Теперь он размышлял о значительно более мощном оружии - водородной бомбе, создание которой требовало очень сложных расчетов.

Однако фон Нейман понимал, что компьютер - это нечто большее, чем простой калькулятор, что - по крайней мере потенциально - он представляет собой универсальный инструмент для научных исследований. В июне 1954 г., меньше чем через год после того, как он присоединился к группе Мочли и Экерта, фон Нейман подготовил отчет на 101 странице, в котором обобщил планы работы над машиной Эдвак. Этот отчет, озаглавленный «Предварительный доклад о машине Эдвак» представлял собой прекрасное описание не только самой машины, но и ее логических свойств. На Германа Голдстейна, военного представителя, предложившего фон Нейману принять участие в проекте, доклад произвел очень сильное впечатление; прежде всего это было связано с тем, что фон Нейман, отвлекшись от радиоламп и электрических схем, сумел обрисовать формальную, логическую организацию компьютера. Размножив доклад, Голдстейн разослал его ученым как США. так и Великобритании.

Благодаря этому «Предварительный доклад» фон Неймана стал первой работой по цифровым электронным компьютерам, с которой познакомились широкие круги научной общественности. Доклад передавали из рук в руки, из лаборатории в лабораторию, из университета в университет, из одной страны в другую. Эта работа обратила на себя особое внимание, поскольку фон Нейман пользовался широкой известностью в ученом мире. С того момента компьютер был признан объектом, представлявшим научный интерес. В самом деле, и по сей день ученые иногда называют компьютер «машина фон Неймана».

Читатели «Предварительного доклада» были склонны полагать, что все содержашиеся в нем идеи, в частности принципиально важное решение хранить программы в памяти компьютера, исходили от самого фон НеЙмана. Мало кто знал, что Мочли и Экерт говорили о программах, записанных в памяти, по крайней мере за полгода до появления фон Неймана в их рабочей группе; большинству неведомо было и то, что Алан Тьюринг, описывая свою гипотетическую универсальную машину еще в 1936 г., наделил ее внутренней памятью. (В действительности фон Нейман читал классическую работу Тьюринга и лично познакомился с ее автором, когда тот незадолго до войны посетил Принстон.)
 

 

Архитектура будущего компьютера

В своем историческом докладе, опубликованном в 1945 г., Джон фон Нейман выделил и детально описал пять ключевых компонентов того, что ныне называют «архитектурой фон Неймана» современного компьютера. Чтобы компьютер был и эффективным, и универсальным инструментом, он должен включать следующие структуры: центральное арифметико-логическое устройство (АЛУ), центральное устройство управления, «дирижирующее» операциями, запоминающее устройство, или память, а также устройство ввода-вывода информации. Фон Нейман отмечал, что эта система должна работать с двоичными числами, быть электронным, а не механическим устройством и выполнять операции последовательно, одну за другой.

Принципы, сформулированные фон Нейманом, стали общепринятыми только потому, что широко применялись все время; они были положены в основу как больших ЭВМ первых поколений, так и более поздних мини ЭВМ и микро ЭВМ.