离散变量自动电子计算机 :冯·诺伊曼设计的电子计算机

更新时间:2024-09-20 12:34

离散变量自动电子计算机(Electronic Discrete Variable Automatic Computer,EDVAC)是一台美国早期电子计算机。该计算机由运算器、控制器、存储器、输入装置以及输出装置五个基本部分组成,首次使用了二进制,使用了大约6000个真空管、12000个二极管,功率为56千瓦,重达7850千克,占地面积45.5平方米,工作时需要30个技术人员同时操作。

离散变量自动电子计算机是由约翰·冯·诺依曼设计的,并采用了存储和计算分离的存储程序结构(即冯·诺伊曼体系结构),数据和程序都可存储在计算机中,数据可变,程序也可变,是所谓“存储程序式”的通用计算机。该计算机于1949年8月交付美国军队的弹道研究实验室,1951年开始运行。

简介

EDVAC (Electronic Discrete variable Automatic Computer)。离散变量自动电子计算机。

1945年约翰·冯·诺伊曼以“关于EDVAC的报告草案”为题,起草了长达101页的总结报告。报告广泛而具体地介绍了制造电子计算机程序设计的新思想。这份报告是计算机发展史上一个划时代的文献,它向世界宣告:电子计算机的时代开始了。

EDVAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成,包括:运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备,并描述了这五部分的职能和相互关系.报告中,诺伊曼对EDVAC中的两大设计思想作了进一步的论证,为计算机的设计树立了一座里程碑。

设计思想之一是二进制,他根据电子元件双稳工作的特点,建议在电子计算机中采用二进制。报告提到了二进制的优点,并预言,二进制的采用将大大简化机器的逻辑线路。

起源和设计

ENIAC和EDVAC的建造者均为宾夕法尼亚大学的电气工程师约翰·莫奇利和普雷斯波·艾克特。1944年8月,EDVAC的建造计划就被提出;在ENIAC充分运行之前,其设计工作就已经开始。和ENIAC一样,EDVAC也是为美国陆军阿伯丁试验场的弹道研究实验室研制。

约翰·冯·诺伊曼以技术顾问形式加入,总结和详细说明了EDVAC的逻辑设计,1945年6月发表了一份长达101页的报告,这就是著名的“关于EDVAC的报告草案”(en:First Draft of a Report on the EDVAC),报告提出的体系结构一直延续至今,即冯·诺伊曼结构。

EDVAC的初步预算为100 000美元,但最终的成本大约超过估计的4倍,约500 000美元。

技术说明

EDVAC使用了大约6000个真空管和12000个二极管,占地45.5平方米,重达7850千克,消耗电力56千瓦

EDVAC是二进制串行计算机,具有加减乘和软件除的功能。一条加法指令约864微秒,乘法指令2900微秒(或2.9毫秒)。使用延迟线存储器,具有1000个44位(bit)的字。

物理上包括:

一个磁带记录仪

一个连接示波器的控制单元

一个分发单元,用于从控制器和内存接受指令,并分发到其他单元

一个运算单元

一个定时器

使用汞延迟线的存储器单元

安装与运行

EDVAC于1949年8月交付给弹道研究实验室。在发现和解决许多问题之后,直到1951年EDVAC才开始运行,而且局限于基本功能。延迟的原因是因为莫奇利和艾克特从宾夕法尼亚大学离职,开始组建莫奇利-艾克特电子计算机公司并带走了大部分高级工程师,由此与宾夕法尼亚大学产生了专利纠纷。

到1960年,EDVAC每天运行超过20小时,平均8小时无差错时间。EDVAC的硬件不断升级,1953年添加穿孔卡片输入输出;1954年添加额外的磁鼓内存;1958年添加浮点运算单元。

直到1961年,EDVAC才被BRLESC所取代;在其运行周期里,EDVAC被证明是一台可靠和可生产的计算机

特点

可以说EDVAC是第一台现代意义的通用计算机。和之前的世界上第一台电子计算机ENIAC不同,EDVAC首次使用二进制而不是十进制。整台计算机共使用大约6000个电子管和大约12000个二极管,功率为56KW,占地面积45.5平方米,重7850KG,使用时需要三十个技术人员同时操作。

它由五个基本部分组成:1)运算器CA(2)控制器CC(3)存储器M(4)输入装置I(5)输出装置O;

这种体系结构一直延续至今,现在使用的计算机,其基本工作原理仍然是存储程序和程序控制,所以现在一般计算机被称为约翰·冯·诺伊曼结构计算机。鉴于冯诺依曼在发明电子计算机中所起到关键性作用,他被西方人誉为"计算机之父"。

参考资料

计算机发展史简介.电子科技大学.2024-03-15

第1章 计算机基础知识.清华大学.2024-03-15

电子计算机由来与发展.中国科学院.2024-03-15

图灵(Alan Turing)的伟大贡献-- 纪念图灵诞辰 100 周年.中国科学院.2024-03-15

电脑传奇*(上篇):计算机出世.中国科学院地质与地球物理研究所.2024-03-17

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