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十亿次的数学运算和逻辑指令，尽管最终的数据并不要求十分精确，但所有的中间运算过程均不可缺少，且要尽可能保持准确。他所在的洛·斯阿拉莫斯实验室为此聘用了100多名女计算员，利用台式计算机从早到晚计算，还是远远不能满足需要。无穷无尽的数字和逻辑指令如同沙漠一样把人的智慧和精力吸尽。
被计算机所困扰的诺伊曼在一次极为偶然的机会中知道了eniac计算机的研制计划，从此他投身到计算机研制这一宏伟的事业中，建立了一生中最大的丰功伟绩。
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世界上第一台电子计算机
1946年2月15日，世界上第一台通用电子数字计算机“埃尼阿克”（eniac）在美国研制成功。
“埃尼阿克”计算机的最初设计方案，是由36岁的美国工程师莫奇利于1943年提出的，计算机的主要任务是分析炮弹轨道。美国军械部拨款支持研制工作，并建立一个专门研究小组，由莫奇利负责。总工程师由年仅24岁的埃克特担任。
“埃尼阿克”共使用了18000个电子管，另加1500个继电器以及其他器件，其总体积约90立方米，重达30吨，占地170平方米，需要用一间30多米长的大房间才能存放，是个地地道道的庞然大物。它的运算速度为每秒5000次加法运算。这在当时是相当了不起的成就。
1944年夏季的一天，正在火车站候车的诺伊曼巧遇戈尔斯坦，并同他进行了短暂的交谈。当时，戈尔斯坦是美国弹道实验室的军方负责人，他正参与eniac计算机的研制工作。在交谈在，戈尔斯坦告诉了诺伊曼有关eniac的研制情况。具有远见卓识的诺伊曼为这一研制计划所吸引，他意识到了这项工作的深远意义。
几天之后，诺伊曼专程来到莫尔学院，参观了尚未竣工的这台庞大的机器，并以其敏锐的眼光，一下子抓住了计算机的灵魂——逻辑结构问题，令年轻的eniac的研制者们敬佩不已。
因实际工作中对计算的需要以及把数学应用到其他科学问题的强烈愿望，使诺伊曼迅速决定投身到计算机研制者的行列。对业已功成名就的诺伊曼来说，这样做需要极大的勇气，因为这是一个成败未卜的新征途，一旦失败，会影响他已取得的名誉和地位。诺伊曼却以对新事物前途的洞察力，毅然决然地向此征途迈出了第一步，于1944年8月加入莫尔计算机研制小组，为计算机研制翻开了辉煌的一页。
诺伊曼以其非凡的分析、综合能力及雄厚的数理基础，集众人之长，提出了一系列优秀的设计思想，在他和莫尔小组其他成员的共同努力下，只经历了短短的十个月，人类在数千年中积累起来的科学技术文明，终于结出了最激动人心的智慧之花——一个全新的存储程序通用电子计算机方案（edvac方案）诞生了。
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和程序设计的新思想。报告明确规定，edvac计算机由计算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出五大部分组成，并阐述了这五大部分的职能和相互关系。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。
1954年6月，诺伊曼到美国普林斯顿高级研究所工作，出任isa计算机研制小组的主任职位。在那时，他提出了更加完善的设计报告“电子计算装置逻辑结构初探”。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。
——传世佳言——
人们不相信数学简单，只因他们未意识到生命之复杂。
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。
实践证明了诺伊曼预言的正确性。如今，逻辑代数的应用已成为设计电子计算机的重要手段，在edvac中采用的主要逻辑线路也一直沿用着，只是对实现逻辑线路的工程方法和逻辑电路的分析方法做了改进。
程序内存是诺伊曼的另一杰作。通过对eniac的考察，诺伊曼敏锐地抓住了它的最大弱点——没有真正的存储器。eniac只有20个暂存器，它的程序是外插型的，指令存储在计算机的其他电路中。这样，解题之前，必须先想好所需的全部指令，通过手工把相应的电路联通。这种准备工作要花几小时甚至几天时间，而计算本身只需几分钟。计算的高速与程序的手工存在着很大的矛盾。
针对这个问题，诺伊曼提出了程序内存的思想：把运算程序存在机器的存储器中，程序设计员只需要去存储器中寻找运算指令，机器就会自行计算，这样，就不必每个问题都重新编程，从而大大加快了运算进程。这一思想标志着自动运算的实现，标志着电子计算机的成熟，已成为电子计算机设计的基本原则。
诺伊曼为计算机的发展道路打通了一道道关卡。尽管长期以来，关于二进制的引入和程序内存的发明权一直有争议，但是，诺伊曼在计算机总体配置和逻辑设计上所作的卓越贡献掀起了一次计算机热潮，推动了电子计算机的发展。他无愧于“计算机之父”这一美称。
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