冯·诺伊曼体系的建立,确立了存储器在计算机中的地位
1946年2月10日,美国陆军军械部和摩尔学院共同举行新闻发布会,宣布第一台电子计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer,电子数字积分计算机)研制成功。ENIAC中只有用电子管实现的20个寄存器,还没有真正意义上的存储器,更没有把存储器分为内存和外存,程序通过6000多根导线输入到计算机中,运行程序之前,工程师们要把数千条导线插进相应的插座中,然后启动爱尼亚克进行运算。
按照我们的观点来看,如果把电脑工作过程比作一个汽车装配线,处理器相当于操作工人,内存只是一个工作台面,外存则是存放零部件的大仓库。装配线启动后,零部件通过传送带源源不断地送到工人的工作台面上,这样装配效率很高。如果工人每安装一个螺钉都得停下来,跑到几百米外的仓库领料,那样效率就很低了。当时ENIAC的情况就是这样,它几乎没有任何存储记忆装置,每进行一次新的运算,工程师都需要花上几个小时重新进行编程(就是把数千根导线拔出来重新插到新的位置),所以效率很低。
数学家冯·诺伊曼(John Von Neumann,1903-1957)发现ENIAC在计算的高速度与手工输入程序之间存在着很大的问题,经过一番研究,他与戈德斯坦、勃克斯等人于1945年6月联名发表了著名的“101页报告”,针对ENIAC计算快、输入慢的问题,提出了程序存储控制的新逻辑体系:将计算机划分为五个基本的部分:运算器、控制器、存储器、输入器和输出器。运算器和控制器采用电子管,存储器采用电子管和延迟线,包括输入、输出在内的一切操作,都由中央处理机集中控制。

Figure1 John Von Neumann and moden computer logic model
把运算程序存在机器的辅存储器(auxiliary memory)中,只需从辅存储器中将指令调入主存储器(primary memory)中,机器就会自动从主存储器中查找指令并自行计算,这样就不必每个问题都重新编程,从而大大加快了运行新程序的速度。
冯·诺伊曼由于在计算机逻辑结构上所做的贡献,被后人誉为“电子计算机之父”。冯·诺依曼的贡献不仅在于提出了程序存储的思想,他还是实现内存和外存分家的始作俑者。