O gargalo Von Neumann é um limite teórico da velocidade dos computadores baseado no design da unidade central de processamento (CPU). O gargalo é nomeado em homenagem ao cientista da computação John von Neumann, que primeiro propôs o design do computador moderno.
O gargalo do Von Neumann ocorre porque a CPU deve buscar instruções da memória, decodificá-las e depois executá-las. Este processo leva tempo, e a velocidade da CPU é limitada pela velocidade da memória.
O gargalo do Von Neumann pode ser superado usando um design diferente para a CPU, como a arquitetura de Harvard, que separa a memória para instruções e dados. Contudo, esta abordagem não é utilizada na maioria dos computadores, pois é mais cara e requer mais memória. As GPUs são von Neumann? Não, as GPUs não são von Neumann. Elas são altamente paralelas, processadores manycore que são projetados para lidar com grandes quantidades de dados em paralelo.
A arquitetura von Neumann será diminuída no futuro?
A arquitetura Von Neumann é uma parte muito importante da computação, e não é provável que ela seja diminuída no futuro. É uma forma muito eficiente de projetar computadores, e tem resistido ao teste do tempo. Há algumas arquiteturas mais novas que foram propostas, mas ainda não foram comprovadas como mais eficientes do que a arquitetura Von Neumann.
O que se entende por arquitetura von Neumann?
A arquitetura Von Neumann é um modelo para uma arquitetura de computador que descreve uma máquina com uma unidade central de processamento (CPU) que contém tanto uma unidade lógica aritmética (ALU) quanto memória. O modelo von Neumann tem o nome do matemático e cientista da computação John von Neumann.
O conceito básico da arquitetura von Neumann é que o mesmo espaço de memória é usado tanto para código (instruções) quanto para dados. Isto significa que quando a CPU quer ler uma instrução, ela precisa primeiro ir buscá-la à memória. A arquitetura von Neumann também inclui um mecanismo para armazenar os resultados dos cálculos na memória, que é conhecido como o buffer de armazenamento.
O modelo von Neumann é um conceito muito importante na ciência da computação, pois é a base para a maioria das arquiteturas modernas de computação. No entanto, deve ser observado que o modelo von Neumann não é a única arquitetura possível para um computador. Por exemplo, a arquitetura de Harvard é outro modelo popular que é usado em muitos computadores modernos. Von Neumann é mais rápido do que Harvard? Não há uma resposta direta a esta pergunta, pois depende de uma série de fatores, incluindo a implementação de hardware específico e os tipos de instruções que estão sendo executadas. No entanto, em geral, as arquiteturas von Neumann são tipicamente mais rápidas do que as arquiteturas de Harvard para aplicações de computação de propósito geral. Isto porque as arquiteturas von Neumann têm um design mais flexível que permite um paralelismo de nível de instrução mais fácil e um paralelismo de nível de dados. As arquiteturas de Harvard, por outro lado, são mais especializadas e freqüentemente usadas em aplicações onde o acesso à memória é um gargalo crítico. Qual é a principal fraqueza da qual a arquitetura Von Neumann é acusada? A principal fraqueza da arquitetura Von Neumann é sua dependência de um único barramento para conectar a memória e o processador. Isto pode levar a engarrafamentos e retardar o sistema.