Von neumann bottleneck

Definition - Was bedeutet Von Neumann-Engpass?

Der von Neumann-Engpass ist die Idee, dass der Durchsatz von Computersystemen aufgrund der relativen Fähigkeit von Prozessoren im Vergleich zu Spitzenraten der Datenübertragung begrenzt ist. Gemäß dieser Beschreibung der Computerarchitektur ist ein Prozessor für eine bestimmte Zeit inaktiv, während auf den Speicher zugegriffen wird.

Der von Neumann-Engpass ist nach John von Neumann benannt, einem Mathematiker, Wissenschaftler und Pionier der Informatik des 20. Jahrhunderts, der auch am Manhattan-Projekt beteiligt war.

Technische.me explains Von Neumann Bottleneck

Der von Neumann-Engpass untersucht, wie eine schnellere CPU bedient werden kann, indem ein schnellerer Speicherzugriff ermöglicht wird. Ein Teil der Grundlage für den von Neumann-Engpass ist die von Neumann-Architektur, in der ein Computer Programmieranweisungen zusammen mit tatsächlichen Daten speichert, im Vergleich zu einer Harvard-Architektur, in der diese beiden Arten von Speicher separat gespeichert werden. Diese Arten von Setups wurden notwendig, da einfachere, vorprogrammierte Maschinen neueren Computern Platz machten, die bessere Möglichkeiten zur Steuerung von Programmier- und Informationsdaten benötigten.

Informatiker haben versucht, den von Neumann-Engpass auf verschiedene Weise anzugehen. Eine besteht darin, kritischen Speicher in einem leicht zugänglichen Cache abzulegen. Es gibt auch die Idee, Multithreading durchzuführen oder mehrere Prozesse in einem Triaged-System zu verwalten. Andere potenzielle Tools, wie die parallele Verarbeitung oder das Ändern des Speicherbusdesigns, arbeiten ebenfalls an der Idee, diesen "Engpass" zu verringern oder, wie in diesem Satz häufig verwendet, die Bandbreite für den in den Prozessor ein- und auslaufenden Speicher zu erhöhen.

Andere Ideen zur "Behebung" eines von Neumann-Engpasses sind konzeptioneller. Experten haben verschiedene "Nicht-von-Neumann" - oder "Nicht-von" -Systeme aufgestellt, von denen einige der biologischen Welt nachempfunden sind und die eine verteilte Speicheraufnahme im Vergleich zu dem beim herkömmlichen Rechnen verwendeten linearen System ermöglichen würden. Einige Ideen betreffen andere aufkommende Technologien, z. B. wo ein "Memrister" oder eine andere nanoskalige Komponente bei der Speicherverarbeitung helfen könnte. Die Vielfalt der Ideen rund um den von Neumann-Engpass zeigt, wie wichtig diese Idee für die Bewertung des in den letzten Jahrzehnten entstandenen Computerpotenzials ist.