Izvorno koncept mašine je sljedeći:

CPU se sastojao od upravljačke jedinice, aritmetičke jedinice i ulazno/izlazne jedinice. Aritmetička jedinica je sadržavala i dva specijalna registra, akumulator i registar podataka R.

Memorija se sastojala od 1024 registra od kojih je svaki imao svoju adresu (mesto, lokaciju) – broj od 1 do 1024, a svaki registar je imao po 40 bita.
Sadržaj svakog registra mogao je da se interpretira kao jedan ceo broj u binarnom obliku, ili kao dvije (20-bitne) instrukcije.

Svaka riječ je sadržala ili dve 20-bitne instrukcije ili dva 39-bitna označena cijela broja. Osam bitova instrukcije je definisalo operaciju, a prostalih 12 je specificiralo reč u memoriji.
Unutar aritmetičko logičke jedinice, preteča savremene CPU nio je specijalni interni 40-bitni registar nazvan akumulator. Tipična instrukcija, na primjer, sabira memorijsku reč sa sadržajem akumulatora ili upisuje sadržaj akumulatora u memoriju. Mašina nije imala aritmetiku u pokretnom zarezu, jer je fon Nojman smatrao da će svaki kompetentni matematičar moći da sam odredi poziciju decimalne tačke.
Program se sastojao od niza binarnih instrukcija (instrukcija zapisanih binarnom azbukom), tj. bio je na mašinskom jeziku.

________________________________________

Daćemo i nekoliko izvoda iz orginalnog Nojmanovog rada koje mogu da posluže za procjenu aktuelnosti njegovg rada i aplikativne primjenjivosti (ne samo kod konvencionalnih računara, već i kod neuronskih mreža).
...
...pošto je takav uređaj prvenstveno računar, on bi trebalo dosta često da izvodi osnovne aritmetičke operacije. Te operacije su sabiranje, oduzimanje, množenje i dijeljenje. Stoga je razumljivo da trebada sadrži specijalizovane organe koji obavljaju te operacije... To znači da je neophodno da postoji centralni aritmetički organ računara.
• Logičku kontrolu uređaja, tj redosljed mogućih operacija mnogo efikasnije može da izvrši centralni organ za upravljanje. Kako uređaj treba da bude prilagodljiv, tj. da bude za opšte namjene, mora da postoji razlika između specifičnih instrukcija koje definišu problem i služe za njegovo rješavanje i opštih, za upravljačke organe koji nadgledaju kako se izvode te specifične instrukcije...
Pod centralnim upravljanjem (central control) CC podrazumjeva se druga od prethodnih funkcija, a organi koji je sprovode formiraju drugi speifičan dio računara.
• Bilo koji uređaj koji izvodi dugačak i komplikovan niz operacija (posebno) izračunavanja mora da ima odgovarajuću memoriju...
Instrukcija kojom se rješava određena operacija može da sadrži i odgovarajuće podatke
... Ovi podaci moraju da se pamte ...
U svakom slučaju ukupna memorija (memory) M čini treći dio računara.
•Uređaj mora da podržava ulaz i izlaz podataka preko kontakta sa nekim specifičnim medijumom tog tipa. Taj medijum se naziva medijum za spoljašnje snimanje (recording) uređaja R...
•Uređaj mora da ima organe za prenošenje podataka od R ka specifičnim djelovima C i M. Ti organi formiraju četvrti dio računara, nazvan ulaz (I). Pokazaće se da je najbolje vršiti transfere iz R preko I u M, a ne direktno u C.
•Uređaj mora da ima organe za prenošenje ... iz specifičnih delova C i M u R. Ti organi formiraju peti specifični dio računara, izlaz, O. Vidjeće se da je najbolje vršiti sve transfere iz M preko O u R, a nikada direktno iz C...

______________________________________

Fon Nojmanov princip
orginalni koncept fon Nojmanove arhitekture

Kao matematičar Nojman je koncipirao i ćelijski automat u dvodimenzionalnoj ravni, gdje stanje ćelija u trenutku t+1 zavisi samo od stanja komšijskih ćelija u trenutku t.

Fon Nojman je i tvorac ideje o automata koji prave automate (Neumann’s Self Reproducing Automata) koja je osnov inteligentih agenata u teoriji vještačke inteligencije.

Samoreprodukujući automat