冯诺依曼的瓶颈问题
电脑有四个主要部分：中央处理器、存储器、接口电路和外部设备，各部分之间的互连总线有：地址总线、控制总线、双向数据线和输入输出线。电脑的信息数据采用二进制进行编码，将数据输入电脑时，是一个一个地按地址对号先后入座，经计算、处理，然后输出结果，而不是将数据同时输入电脑。将数据一个一个地输入和处理的方式被称为串行方式；将数据同时输入和处理的方式，被称为并行方式。串行方式比并行方式所需的各部件之间的互联线数目大大减少，从而简化了电路，使目前超大规模集成电路得以实现。但是，却使电脑丧失了实时处理的能力，因为，串行方式延长了数据输入和处理的时间，从而限制了电脑的计算处理速度，这就是所谓冯诺依曼"瓶颈"问题。如同满瓶之水，只能从瓶颈慢慢地流出，使时间延长了。 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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.冯?诺依曼结构的特点
把冯?诺依曼计算机（Von Neumann computer）的特点归纳如下:
（1）使用单一处理部件来完成计算、存储及通信工作。
（2）使用线性组织的定长存储单元来存储程序，存储时对指令和数据不加区别。
（3）存储空间的单元是直接寻址的。
（4）使用二进制机器语言，其指令完成基本操作码的简单操作。
（5）对计算进行集中的顺序的控制。
4.普林斯顿结构与哈佛结构
有人就把冯?诺依曼结构称为普林斯顿体系结构（Princetion architecture）。与此相对的一种结构则称为哈佛体系结构（Harvard architecture）。哈佛体系结构的主要特点是把指令和数据分开进行存储。今天，我们所说的哈佛结构主要是指在单一的主存储器情况下，带有两个分离的指令高速缓存（instruction cache）和数据高速缓存（data cache）。 5.非冯?诺依曼结构的发展
冯结构既为计算机的发展铺平了道路，又因“集中的、顺序的控制”而成为性能提高的瓶颈。因此，计算机科学家仍在不断地探索各种非冯?诺依曼结构的计算机。例如，函数式编程语言计算机、数据流计算机就是著名的非冯?诺依曼结构。
（三） 体系结构的分类
1.宏观上按处理机数量的分类
（1）单处理系统单处理系统（uniprocessing system）是利用一个处理单元与其它外部设备 2
结合起来，实现存储、计算、通信、输入与输出等功能的系统。
（2）并行处理与多处理系统并行处理与多处理系统（parallel processing and multiprocessing system）是为了充分发挥问题求解过程中处理的并行性，利用两个以上的处理机互连起来，彼此进行通信协调，以便共同求解一个大问题的计算机系统。
（3）分布式处理系统分布式处理系统（distributed processing system）是指物理上远距离而松耦合的多计算机系统。其中，物理上的远距离意味着通信时间与处理时间相比已不可忽略，在通信线路上的数据传输速率要比在处理机内部总线上传输慢得多，这也正是松耦合的含义。
2.微观上按并行程度的分类
（1）Flynn的分类法1966年M.J.Flynn提出按指令流和数据流的多少进行分类的方法。他首先定义了:指令流是机器执行的指令序列;数据流是由指令调用的数据序列。然后，他把计算机系统分为四类
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冯诺依曼的瓶颈问题
电脑有四个主要部分：中央处理器、存储器、接口电路和外部设备，各部分之间的互连总线有：地址总线、控制总线、双向数据线和输入输出线。电脑的信息数据采用二进制进行编码，将数据输入电脑时，是一个一个地按地址对号先后入座，经计算、处理，然后输出结果，而不是将数据同时输入电脑。将数据一个一个地输入和处理的方式被称为串行方式；将数据同时输入和处理的方式，被称为并行方式。串行方式比并行方式所需的各部件之间的互联线数目大大减少，从而简化了电路，使目前超大规模集成电路得以实现。但是，却使电脑丧失了实时处理的能力，因为，串行方式延长了数据输入和处理的时间，从而限制了电脑的计算处理速度，这就是所谓冯诺依曼"瓶颈"问题。如同满瓶之水，只能从瓶颈慢慢地流出，使时间延长了。 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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.冯?诺依曼结构的特点
把冯?诺依曼计算机（Von Neumann computer）的特点归纳如下:
（1）使用单一处理部件来完成计算、存储及通信工作。
（2）使用线性组织的定长存储单元来存储程序，存储时对指令和数据不加区别。
（3）存储空间的单元是直接寻址的。
（4）使用二进制机器语言，其指令完成基本操作码的简单操作。
（5）对计算进行集中的顺序的控制。
4.普林斯顿结构与哈佛结构
有人就把冯?诺依曼结构称为普林斯顿体系结构（Princetion architecture）。与此相对的一种结构则称为哈佛体系结构（Harvard architecture）。哈佛体系结构的主要特点是把指令和数据分开进行存储。今天，我们所说的哈佛结构主要是指在单一的主存储器情况下，带有两个分离的指令高速缓存（instruction cache）和数据高速缓存（data cache）。 5.非冯?诺依曼结构的发展
冯结构既为计算机的发展铺平了道路，又因“集中的、顺序的控制”而成为性能提高的瓶颈。因此，计算机科学家仍在不断地探索各种非冯?诺依曼结构的计算机。例如，函数式编程语言计算机、数据流计算机就是著名的非冯?诺依曼结构。
（三） 体系结构的分类
1.宏观上按处理机数量的分类
（1）单处理系统单处理系统（uniprocessing system）是利用一个处理单元与其它外部设备 2
结合起来，实现存储、计算、通信、输入与输出等功能的系统。
（2）并行处理与多处理系统并行处理与多处理系统（parallel processing and multiprocessing system）是为了充分发挥问题求解过程中处理的并行性，利用两个以上的处理机互连起来，彼此进行通信协调，以便共同求解一个大问题的计算机系统。
（3）分布式处理系统分布式处理系统（distributed processing system）是指物理上远距离而松耦合的多计算机系统。其中，物理上的远距离意味着通信时间与处理时间相比已不可忽略，在通信线路上的数据传输速率要比在处理机内部总线上传输慢得多，这也正是松耦合的含义。
2.微观上按并行程度的分类
（1）Flynn的分类法1966年M.J.Flynn提出按指令流和数据流的多少进行分类的方法。他首先定义了:指令流是机器执行的指令序列;数据流是由指令调用的数据序列。然后，他把计算机系统分为四类
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