A Neumann-elveket a magyar származású Neumann János dolgozta ki, ezzel kapcsolatos publikációja 1945. június 30-án jelent meg. A kivonat leír egy ideális modellt a számítógépek megfelelő működéséhez, és ez ma összefoglaló néven Neumann-elvekként ismert.

Neumann János

Neumann János a haditechnikában megszerzett tapasztalataira alapozva több alappillért állított fel, de a legfontosabb elv, hogy az adott feladat a legkisebb elemig egyszerűsítve legyen. Az alábbiakban felsoroljuk és részletezzük a Neumann-elveket:

1. A számítógépben legyen soros az utasítás-végrehajtás. Ez azt jelenti, hogy a gépnek a műveleteket egyenként, egymás után kell végrehajtania. Ez az elv alapvető pillér volt anno, de a mai, többszálú végrehajtással dolgozó hardverek már megszegik, ami egy kényszerű lépés volt nagyjából tíz évvel korábban a gyártástechnológia fejlődésének nem várt hatásaira reagálva, ideértve a szivárgó áram problémájának elhatalmasodását.
2. A számítógép a kettes számrendszert használja. A kettes számrendszert és az ezen értelmezett logikai és aritmetikai műveleteket rendkívül egyszerű ábrázolni a digitális áramkörökön.
3. A számítógép legyen teljesen elektronikus. A mechanikus eszközök megbízhatatlanok és lassúak voltak, így az elektronikus eszközök kézenfekvő irányt jelentenek.
4. A számítógép legyen univerzális úgynevezett Turing-gép. Ezt Alan M. Turing, angol matematikus dolgozta ki még 1936-ban. A publikáció bebizonyította, hogy amennyiben egy számítógép el tud végezni néhány alapműveletet, akkor tulajdonképpen bármilyen bonyolult feladat számítását meg tudja oldani.
5. A számítógép használjon operatív tárat az adatok és programok tárolására. A Neumann-elvek lényeges támpontja a program- és adattárolás elve, ami abból a szempontból fontos, hogy ilyen működéssel a műveletek automatikusan következnek egymás után, ezzel kizárva a lassú emberi beavatkozást. A számítógép az adatokat és a programokat egy helyen, a belső memóriában (operatív tár) tárolja. A központi egység innen tölti be az adatokat, majd feldolgozás után az eredményeket visszaírja.

A Neumann-elvekre még ma is épít a piac, hiszen komoly lökést eredményezett anno az iparnak. Neumann János a digitális számítógép alapvető részegységeire is tett ajánlást, amit ma Neumann-architektúra néven ismerünk. Ennek értelmében egy számítógépnek az alábbiakat kell tartalmaznia:

• ALU (aritmetikai és logikai egység) és regiszterek
• vezérlőegység, ami tartalmazza a programszámlálót és az utasításregisztert
• operatív tár az adatok és az utasítások tárolására
• háttértár és a perifériákhoz tartozó be- és kiviteli mechanizmusok