Вопрос 40: принципы и недостатки фон-неймановской архитектуры
В основу функционирования большинства систем обработки данных положена архитектура Неймана, основанная на следующих принципах:
Все операции выполняются в единственном устройстве обработке данных последовательно.
Программы и данные хранятся в единой последовательно адресуемой памяти с линейной( или одномерной архитектурой).
Отсутствие различия между данными и командами при их хранении в памяти – семантический разрыв.
Архитектура Неймана проста и логична, но обладает следующими существенными недостатками:
Семантический разрыв между языками высокого уровня и системой команд (обрабатывающего устройства).
Проблема согласования пропускной способности процессора и ОП, т.е. узким местом неймановской архитектуры является память.
Кризис ПО:
стоимость разработки ПО >> стоимости разработки аппаратных средств
низкая надежность ПО
невозможность полного тестирования программы
Достигнут теоретический предел быстродействия.
П. 2 подробнее: Совместное использование шины для памяти программ и памяти данных приводит к узкому месту архитектуры фон Неймана, а именно ограничению пропускной способности между процессором и памятью по сравнению с объёмом памяти. Из-за того, что память программ и память данных не могут быть доступны в одно и то же время, пропускная способность канала "процессор-память" и скорость работы памяти существенно ограничивают скорость работы процессора — гораздо сильнее, чем если бы программы и данные хранились в разных местах.