简述冯诺依曼计算机的特点，冯诺依曼计算机最主要的一点是什么？

你是否意识到：一切你觉得稀松平常的东西，都来自于一项伟大的设计。

上班时，我们用键盘敲下一个个字母，输出脑海中的想法；下班后，我们点开视频网站，开始享受追剧的时光；闲暇时，打开电脑呼朋唤友，一起来上一把游戏，感受另一种快意人生。

△计算机上的程序（图片源自pixabay）

从世界上靠前台通用计算机出现到现在，也不到百年的历史，然而人类的生活早已与计算机牢牢绑定。它让我们从繁重复杂的计算中解脱出来，也让我们从此步入产业革*的新纪元——信息时代。

△计算机程序（图片源自网络）

但是你知道吗，计算机最初真的只能用于计算，并且有一整间屋子那么大。那么计算机是如何进化到如今的模样，变得小巧便携，成为我们日常生活中不可或缺的帮手的呢？跟着未来君一起去历史中寻找答案吧！

ENIAC

世界上靠前台通用电子计算机ENIAC埃尼阿克(Electronic Numerical Integrator And Calculator) ，于1946 年 2 月 14 日正式问世。

△ENIAC（图片源自网络）

当时正值第二次世界大战，为了研发更为精确的地面压制武器，美国陆军在阿伯丁建立了“弹道研究实验室”，专门用来计算各种型号、各种口径的导弹与大炮发射轨道。

因为庞大的弹道轨迹计算任务，实验室征用了宾夕法尼亚州立大学的所有布什微分分析机。尽管分析机已经将弹道轨迹计算时间压缩至20分钟内，但是按照军方的要求，每天计算完6张包含900条弹道的火力表依然是困难重重。

△微积分分析机（图片源自网络）

为了加快计算速度，美国军方找到宾夕法尼亚大学的莫尔电气学院，希望能够制造出一台秒级完成弹道轨迹运算的电子计算机，以提高计算火力表的效率。

1943年7月，以宾夕法尼亚大学的电气工程师莫希利、埃克特为首的研制小组正式启动了项目。1945年底，ENIAC研制完成并交付，同年被移至马里兰州的阿伯丁弹道试验场。

△ENIAC（图片源自网络）

ENIAC重30吨，占地约170平方米，使用了约18800个真空电子管，1500个继电器，6000多个开关，功率达174千瓦，导致当时有传言说，每当这台计算机启动的时候，费城的灯都变暗了。

ENIAC使用的是十进制运算，每秒能运算5000次加法，它的出现将60秒弹道轨迹计算时间从20分钟缩短到了30 秒内。比当时最快的计算机快1000倍，是手工计算的20万倍。

△ENIAC（图片源自网络）

但是它不像现在的电脑有输入控制设备，因此只能通过人工来扳动庞大面板上的各种开关和插拔电缆来进行数据信息输入，为了完成这个程序，需要好几个人搭接几天才能完成，原本提高的计算速度也就被这这些步骤抵消了。

△工作人员正在设置ENIAC一个函数表上的开关（图片源自网络）

虽然现在看来ENIAC又笨重操作又繁琐，但是在当时它代表着人类计算技术的最高成就，它的发明奠定了电子计算机的发展基础，宣告了一个新时代的开始，从此信息时代的大门也被打开了。

EDVAC

ENIAC的发明不仅被用于弹道计算，还为很多科研项目进行数据处理计算，最有名的是天气预报，飞机设计等风洞试验，甚至原子核能计算也参与其中。

当时任弹道研究所顾问、正在参加美国靠前颗原子弹研制工作的数学家冯·诺依曼在原子弹研制过程中遇到了大量计算问题，也需要一台“超级计算器”帮他解决繁琐的计算，因此在ENIAC的研制过程中期加入了研制小组。

△冯·诺依曼

但是他很快意识到ENIAC存在两个最致命的缺点：没有存储器且用布线接板进行控制。

因为缺乏存储器，每次要计算题目前，必须依靠人工将数百条线路重新调整，像电话接线员那样工作几小时甚至好几天，才能进行几分钟运算。

△ENIAC（图片源自网络）

因此，在ENIAC尚未投入运行前，冯·诺依曼就已开始准备对这台电子计算机进行脱胎换骨的改造。在短短10个月里，冯·诺依曼迅速把概念变成了方案。新机器方案命名为“离散变量自动电子计算机”（Electronic Discrete Variable Automatic Computer），英文缩写EDVAC。

△EDVAC（图片源自网络）

1945年6月，他发表了单独署名的《EDVAC 报告书的靠前份草案》（First Draft of a Report on the EDVAC）。这份通常简称为《靠前份草案》的备忘录共有101页，详细阐述了 EDVAC 的完整逻辑构想，堪称存储程序计算机的纲领性文件。

△《EDVAC 报告书的靠前份草案》（图片源自网络）

这份报告提出了一个著名的体系结构，并且一直延续至今，即 冯·诺伊曼结构 。

△冯·诺伊曼结构

冯·诺依曼架构将通用计算机定义为以下 3 个基本原则：

1、使用二进制表示数据；

2、像存储数据一样存储程序： 一个计算机程序，不可能只有一条指令，而是由成千上万条指令组成的。指令和数据均存储在存储器中，而不是早期的插线板中，计算机按需从存储器中取指令和取数据；

3、计算机由五个部分组成： 运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

这些原则在现在的我们看来仿佛理所当然，但是在1945年称得上是划时代的认识。

△EDVAC

虽然因为团队产生分歧，EDVAC直到1951年才被制造出来，而且只局限于基本功能，但是EDVAC机的设计方案奠定了现代计算机的结构框架，可以说EDVAC是靠前台现代意义的通用计算机。

为了实现草案中的存储功能，EDVAC总共用上了128条水银延迟线存储器，这些延迟线存储器的工作原理，是通过用压力波的传播延迟来存储数据。

△EDVAC使用的水银延迟线存储器

在管子内装满水银，一端放扬声器，另一端放麦克风。扬声器发出脉冲时会产生压力波，压力波需要时间传播到另一端的麦克风，麦克风将压力波转换回电信号。有压力波代表1，没有代表0。通过内部电路，连接麦克风和扬声器，再通过放大器来弥补信号衰弱，从而实现一个存储数据的循环。

△水银延迟线存储器的工作原理（图片源自网络）

这些水银延迟线存储器每条能存352bit，总共能存45,000bit，相当于5.4kb，虽然放在今天，这个存储量可能都存不下这一篇文章的稿件。

但在当时用来算数学题足够了，也正是因为有了这5.4kb的存储量，省去了数百名工作人员重新排序接号的时间，将计算效率大大提升。

从1951年到1960年，EDVAC每天运行超过20小时，平均8小时无差错时间。直到1961年退役，在其运行周期里，EDVAC一直都被证明是一台可靠和可生产的计算机。

联想的存储

冯.诺依曼结构中“存储程序”这一概念的提出，让现代通用计算机的研究工作得以向前迈进了一大步。

随着时代的进步，如今我们使用的存储元件已经进化成了微小的晶体管和电容器，变成了我们熟知的内存和硬盘。

内存之所以重要，是因为它的容量大小决定了电脑能同时运行的程序的体量。

△存储器（图片源自网络）

随着我们需要的程序功能和要处理的数据越来越庞大，对于存储器容量的需求也逐渐增大，像交通，物流、金融……这些行业涉及的计算复杂又庞大，甚至得靠企业级服务器才能搞定，而足够支撑企业级服务器运行的内存容量，可能远远超出我们的想象。

△上海轨道交通网络运营调度指挥中心（图片源自网络）

ThinkSystem SR950就是联想面向企业关键任务应用所推出的八路服务器。

△ThinkSystem SR950

ThinkSystem SR950被创造出来的初衷就是专为要求最为苛刻的任务关键型工作负载，被誉为“性能之王，灵活弹性”。

之所以有这样的赞誉，一方面是ThinkSystem SR950提供了从二路到八路的全方位扩展，随着处理器数量的提升，其内存容量也随之增长，满配八路服务器最大可支持24TB内存。这种模块化的布局可以支持从主流应用到关键业务的全业务场景，对于用户来说具备强大的弹性扩展能力。

△ThinkSystem SR950

另一方面，这种模块化的设计无论对于计算模块、存储模块还是散热模块来说，维护起来都非常方便，可从前端或后端轻松访问所有重要子系统以进行维修，让数据始终保持可用，大大节省了运维成本。

△ThinkSystem SR950

除了技术领先之外，在满足客户需求与应用稳定性上，联想ThinkSystem也是不遑多让。

业界权威的调查机构显示，联想ThinkSystem服务器在ITIC《全球服务器硬件可靠性报告》中连续6年排名靠前，并且在另一项名为TBR的客户调查中，联想ThinkSystem服务器更是连续9次客户满意度排名靠前，22个属性全部排名靠前。成为了“高可靠性”与“高稳定性”的代名词。

△ITIC，《全球服务器硬件可用性报告2019》

可能诺伊曼当年也不会想到，存储器发展了70多年，内存管理竟然让SR950给发挥到了极致。他更不会想到的是，今人的计算机，也早就不止能计算弹道轨迹了。