冯•诺依曼瓶颈本质的原因是什么？

  思考：冯•诺依曼瓶颈本质的原因是什么？

冯•诺依曼型计算机以存储程序原理为基础，指令与数据混合存储，程序执行时，CPU在程序计数器的指引下，线性顺序地读取下一条指令和数据，以运算器为中心，这就注定了其本质特点是线性或是串行性，表现在两个方面：

1．指令执行的串行性。CPU的运算依赖于寄存器。每一个指令的运算或多或少依赖于其前序指令的执行结果，尽管后来有些技术，比如将以运算器为中心通过运用DMA等技术变为以存储器为中心、超标量、智能预测执行、寄存器改名技术以达到多条管道并行进行，这已经或多或少地改变了冯•诺依曼的原型，但是本质还是串行执行指令。使得我们在设计程序时，基本上是按流水线的方式在思考问题，即使结构化编程，每个结构体本身也还是串行思考方式下实现的。而时下时兴的面向对象技术只是实现了封装，每个对象成员在设计时也是以串行的思考方式实现的，使得软件的实现效率比较低。

2．存储器读取的串行性。存储器是现代冯•诺依曼体系的核心。一切数据都要在存储器里打转，但是研究计算机原理，注意到，所有对内存的读取都是独占性的，每一个瞬间，内存实体只能被一个操作对象通过片选信号占据。这就决定了内存的串行读取特性，尽管后来出现了许多新的技术，比如双端内存读取技术（可以从两个读取口同时互不影响地操作内存，初期为了解决显存的显示瓶劲）及双通道甚至多通道技术（可以将待写入的数据分块同时写入不同的存储区块，可以将内存存取速度成倍地提高，这种技术我认为源于RAID技术），这些技术或多或少增强了系统的性能，但都没有改变每一个单体串行工作的特点。

综上所述，我认为冯•诺依曼瓶劲的本质是串性。改善的出路是使用并行技术，在指令运算处理及数据存储上都巧妙地运用并行技术。比如：存储器的访问不再用片选控制，而是可以任意地访问单元，在读写数据时用原子操作或事务处理的思想保证数据的一致性。

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