ノイマン型アーキテクチャ

出発点は1945年6月、ハーマン・ゴールドスタインが表紙にジョン・フォン・ノイマンの名前だけを載せて配布した『EDVACに関する報告書の第一草稿』である。内容はムーア・スクールでの議論から生まれ、エッカートとモークリーの設計がすでに下敷きにあった。しかも配布が法的には「公表」にあたったため、のちに二人の特許主張が崩れる原因になった。報告書は機械を演算装置、制御装置、記憶装置、入力、出力の五つに分けている。

革新的なのは、プログラムがデータと同じメモリに入る点だ。ENIACは問題ごとに配線をやり直す必要があったが、プログラム内蔵方式の機械はプログラムを数値と同じように読み込む。これによりプログラムがプログラムを扱えるようになり、アセンブラ、コンパイラ、OSへの道が開けた。

代償は「ノイマン・ボトルネック」である。1977年のチューリング賞講演でジョン・バッカスが名付けた言葉で、あらゆるものがプロセッサとメモリの間の一本の経路を通るため、そこが性能の天井になる。対案が命令とデータを分けるハーバードアーキテクチャだ。現代のCPUは外側がノイマン型、中心部がハーバード型で、L1キャッシュを命令用とデータ用に分けている。ボトルネックは解決されたのではなく、キャッシュ階層の下に埋められただけである。