什么是冯诺依曼语言

冯诺依曼语言是美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于1946年提出存储程序原理,把程序本身当作数据来对待,程序和该程序处理的数据用同样的方式储存。冯·诺依曼理论的要点是:抛弃十进制,采用二进制作为数字计算机的数制基础。

美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于1946年提出存储程序原理,把程序本身当作数据来对待,程序和该程序处理的数据用同样的方式储存。冯·诺依曼理论的要点是:抛弃十进制,采用二进制作为数字计算机的数制基础。同时,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。

从计算机 诞生那天起,冯.诺依曼体系结构占据着主导地位,几十年来计算机体系结构理论并没有新理论出现。随着计算机应用范围的迅速扩大,使用计算机解决的问题规模也越来越大,因此对计算机运算速度的要求也越来越高。而改进计算机的体系结构是提高计算机速度的重要途径,从而促进了计算机体系结构的发展,出现了诸如数据流结构、并行逻辑结构、归约结构等新的非冯诺依曼体系结构。

冯.诺依曼体系结构是现代计算机的基础,现在大多计算机仍是冯.诺依曼计算机的组织结构,只是作了一些改进而已,并没有从根本上突破冯体系结构的束缚。冯.诺依曼也因此被人们称为“计算机之父”。然而由于传统冯.诺依曼计算机体系结构天然所具有的局限性,从根本上限制了计算机的发展。

从本质上讲,冯.诺依曼体系结构的本征属性就是二个一维性,即一维的计算模型和一维的存储模型,简单地说“存储程序”是不确切的。而正是这二个一维性,成就了现代计算机的辉煌,也限制了计算机的进一步的发展,真可谓“成也冯,败也冯”。

冯·诺依曼计算机的软件和硬件完全分离,适用于作数值计算。这种计算机的机器语言同高级语言在语义上存在很大的间隔,称之为冯.依曼语义间隔。造成这个差距的其中一个重要原因就是存储器组织方式不同,冯·诺依曼机存储器是一维的线性排列的单元,按顺序排列的地址访问。而高级语言表示的存储器则是一组有名字的变量,按名字调用变量,不考虑访问方法,而且数据结构经常是多维的(如数组,表格)。

另外,在大多数高级语言中,数据和指令截然不同,并无指令可以像数据一样进行运算操作的概念。同时,高级语言中的每种操作对于任何数据类型都是通用的,数据类型属于数据本身,而冯.诺依曼机的数据本身没有属性标志,同一种操作要用不同的操作码来对数据加以区分。这些因素导致了语义的差距。如何消除如此大的语义间隔,这成了计算机面临的一大难题和发展障碍。

延伸阅读:

冯诺依曼语言发展背景

电子计算机的问世,最重要的奠基人是英国科学家艾兰·图灵(Alan Turing)和美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(John Von·Neumann)。图灵的贡献是建立了图灵机的理论模型,奠定了人工智能的基础。而冯·诺依曼则是首先提出了计算机体系结构的设想。

冯·诺依曼早期以算子理论、共振论、量子理论、集合论等方面的研究闻名,他开创了冯·诺依曼代数。他为研制电子数字计算机提供了基础性的方案。

1946年美籍匈牙利科学家冯·诺依曼提出存储程序原理,把程序本身当作数据来对待,程序和该程序处理的数据用同样的方式存储,并确定了存储程序计算机的五大组成部分和基本工作方法。

半个多世纪以来,计算机制造技术发生了巨大变化,但冯·诺依曼体系结构仍然沿用至今,人们总是把冯·诺依曼称为“计算机鼻祖”。

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