1944年8月至1945年6月，冯·诺依曼与莫尔学院合作，组织莫尔小组向计算机领域的高峰发起了一次总攻。在研究ENIAC的同时展开了更先进的存储程序通用自动电子计算机EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic computer的简称，意为离散变量自动电子计算机）的设计和论证。冯·诺依曼让他的设计在莫尔小组的莫克莱、埃克特、戈尔斯坦等青年专家和工程人员中进行讨论，并把青年人的创造性思维火花进行综合，加上自己的分析，分门别类提出问题请大家继续研究。这样的讨论反复进行并定期发布讨论报告。短短的10个月就把概念变成了方案。冯·诺依曼亲自动手提出了《关于EDVAC的报告草案》，这是亘古未有的奇迹。
这个报告便是计算机史上著名的“101页”报告，“报告”既有设计方案，又有实现的具体说明。方案明确规定了新机器由5个组成部分：计数器CA；逻辑控制器CC；存储器M；输入I；输出O，并描述了5个部分的功能和相互关系。EDVAC方案针对ENIAC设计上的缺陷提出了两项对计算机发展产生重大影响的改进方法：一是采用了二进制。我们通常使用的都是十进制，ENIAC也是采用十进制。但是在数字计算机中要区别10个不同的数码，就需要10个不同的物理状态，这样在结构上就很复杂。二进制只使用0与1两个数码，而基本电子元件恰好都是双稳态的，如电路的“断开”与“接通”，电位的“低”与“高”，天生就具有二进制的特点，在电子计算机中采用二进制不仅可以简化它的结构，而且有利于发挥电子元件的高速度。
二是采用“存储程序”。ENIAC的程序控制，是在解题之前用手连接相应的线路来实现的。每计算一个题，都需要把各个部件重新连接，往往计算过程只需要几分钟，改变线路却需要花几小时甚至几天的时间。在存储程序的计算机中，不再采用外插线路连接，基本的操作都已经造好内部电路，每一个这样的操作也用一个二进制数表示。这样，只需按照解题需要，将代表基本操作的数编成程序，与其他参加运算的数据一起输入计算机存储器中，每调用一个代表基本操作的数，也就是向计算机发出一条操作指令，使计算完成一个操作，整个程序指令运算和转移的操作过程，都由控制器自动控制，从而使整个程序自动完成，使计算机实现了自动计算。
EDVAC方案第一次确定了现代计算机的体系结构框架，我们把这种设计称为冯·诺依曼机。它奠定了计算机结构和存储程序设计理论的基础，对计算机的发展至今仍有无可替代的指导作用。正是在这个意义上，人们把冯·诺依曼誉为“电子计算机之父”。