Definition

Von-Neumann-Flaschenhals

John von Neumann (1903-1957) entstammt einer ungarisch-jüdischen Familie, die 1913 in den Adelsstand erhoben wurde. Seit 1929 arbeitete er in den USA. Nach 1933 emigrierte er endgültig dorthin. Er konzipierte die Von-Neumann-Architektur, die noch heute grundlegend für Computer-Infrastrukturen ist. Aber in dieser standardisierten Architektur gibt es Flaschenhälse.

In der Von-Neumann-Architektur ist eine Trennung zwischen Prozessor und Hauptspeicher vorgesehen, die unausweichlich zu Latenzen führt.

In den letzten Jahren ist die Prozessorgeschwindigkeit signifikant gestiegen. Die Fortschritte beim Hauptspeicher waren dagegen eher in der Dichte (mehr Daten benötigen weniger Platz) als in der Übertragungsgeschwindigkeit. Das führt dazu, dass der Prozessor meist untätig ist und auf Daten wartet, die aus dem Hauptspeicher kommen. Dieser Flaschenhals setzt eine Grenze, egal wie schnell der Prozessor ist.

Um den Von-Neumann-Flaschenhals zu überwinden, ist eine grundlegende Änderung der Rechner-Architektur erforderlich.

Es gibt bereits einige hilfreiche Ansätze:

  1. Caching

Häufig abgefragte Daten werden an einem Speicherort, für gewöhnlich im RAM, abgelegt, so dass darauf schneller zugegriffen werden kann als wenn sie im Hauptspeicher wären

  1. Prefetching

Wenn einige Daten in den Cache gelegt werden, bevor sie benötigt werden, erhöht dies die Geschwindigkeit.

  1. Multithreading

Verschiedene Anfragen werden gleichzeitig in verschiedenen Threads abgearbeitet.

  1. Neue RAM-Typen

Es gibt neue Ansätze für RAM wie DDR SDRAM, die für höhere Geschwindigkeit sorgen können

  1. RAMBUS

RAMBUS ist ein Speicher-Subsystem, das aus RAM, dem RAM Controller und dem Bus besteht, der für die Anbindung an die Geräte sorgt.

  1. In-Memory-Prozesse

In-Memory-Prozesse (PIM) integrieren Prozessor und Hauptspeicher in einem einzelnen Microchip

Diese Definition wurde zuletzt im Januar 2017 aktualisiert

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