編程是什麼——馮諾依曼結構計算機的出現

由於世界第一臺電子計算機ENIAC設計和試運行時出現了各種問題，1945年馮·諾依曼以「關於EDVAC的報告草案」為題，起草了長達101頁的總結報告。報告廣泛而具體地介紹了製造電子計算機和程序設計的新思想。

EDVAC (Electronic Discrete variable Automatic Computer)，中文名稱是離散變量自動電子計算機。

EDVAC方案明確奠定了新機器由五個部分組成，包括：運算器、邏輯控制裝置、存儲器、輸入和輸出設備，並描述了這五部分的職能和相互關係。

EDVAC方案設計思想之一是二進位，他根據電子元件雙穩工作的特點，建議在電子計算機中採用二進位。報告提到了二進位的優點，並預言，二進位的採用將大大簡化機器的邏輯線路。

在我們今天的角度來看，馮·諾依曼的方案設計是十分先進的，直到現在我們如今的計算機都是在馮·諾依曼設計的計算機的結構中優化和迭代而來，而計算機的底層仍然還是二進位。

EDVAC的出現

1949年8月EDVAC交付給彈道研究實驗室。它使用了大約6000個真空管和12000個二極體，佔地45.5平方米，重達7850千克，消耗電力56千瓦。

EDVAC計算機

EDVAC是二進位串行計算機，所謂串行即計算機同一時間只能運行一條程序，它的硬體具有加減乘的功能，除法需要通過軟體程序才能進行計算。

EDVAC計算機執行一條加法指令需要約864微秒，執行乘法指令2900微秒（或2.9毫秒）。 它是使用延遲線存儲器（相當於如今計算機的內存），它的容量有1000個44位（bit）的字，按照不嚴謹的換算大概相當於今天的5.5KB。

它的物理硬體上包括：

一個磁帶記錄儀（相當於如今電腦的硬碟）

一個連接示波器的控制單元（勉強算是低級版的顯示器）

一個分發單元，用於從控制器和內存接受指令，並分發到其他單元

一個運算單元（相當於如今的CPU的運算部分功能）

一個定時器（CPU的時鐘，決定CPU的頻率）

使用汞延遲線的存儲器單元（相當於如今計算機的內存）

EDVACD的部分零件展示

到1960年，EDVAC每天運行超過20小時，平均8小時無差錯時間。EDVAC的硬體不斷升級，1953年添加穿孔卡片輸入輸出；1954年添加額外的磁鼓內存；1958年添加浮點運算單元。

可以說EDVAC是第一臺現代意義的通用計算機。和之前的世界上第一臺電子計算機ENIAC不同，EDVAC首次使用二進位而不是十進位。它由五個基本部分組成：（1）運算器CA（2）控制器CC（3）存儲器M（4）輸入裝置I（5）輸出裝置O；

這種體系結構一直延續至今，現在使用的計算機，其基本工作原理仍然是存儲程序和程序控制，所以現在一般計算機被稱為馮諾依曼結構計算機。鑑於馮諾依曼在發明電子計算機中所起到關鍵性作用，他被西方人譽為"計算機之父"。

正是EDVAC計算機的出現，使得程序編寫成為了可能，由於它的功能一部分是由它設計的時候自帶的加減乘，另外一部分功能是通過基礎的機械代碼1和0編寫成的程序，通過打孔卡片載入到計算機的內存當中，在運行的時候進行調用。

但是，由於機械語言就是一堆0和1組成的編碼，由於它們太過反自覺，所以晦澀難懂，使得能夠進行編程的人至少需要有博士的知識水平才能勝任，而且編寫一大堆0和1的機械語言，十分容易出錯，而且在一堆0和1當中尋找到其中的錯誤，也是十分的困難。

最重要的一點，這臺計算機的代碼移植到其他計算機中，是不能使用的，必須要重新編寫，這會導致計算機難以推廣，畢竟同一個功能，換一臺計算機就需要重新編寫，這會耗費太多的人力，而且這個編程還不是一般人能寫出來的。

於是，我們需要一種新的程式語言，它需要有以下特點：1.容易掌握。2.能移植到不同的計算機中使用。

欲知後事如何，請在下回分解，編程是什麼——彙編語言的出現。