非冯诺依曼结构电脑回顾
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发布时间：2024-10-24 13:12
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时间：2024-11-07 05:41
自计算机诞生至今已逾半个世纪，尽管冯·诺依曼结构一直是主流，但其共享数据和串行执行的模式始终存在局限。按照这种结构，程序与数据共享存储，CPU通过指令地址获取数据，这导致了信息传输的瓶颈。为提升计算速度，研究者们探索了并行计算机如阵列机、流水机和向量机，但这些并未从根本上改变冯·诺依曼结构的问题。
随着计算机技术的进步，人们开始寻求非冯·诺依曼类型的解决方案。新型程序设计语言和计算机系统结构的出现，如光子计算机、并行计算机、数据流计算机以及量子计算机，挑战了传统的控制驱动方式。传统冯·诺依曼结构以命令式语言为核心，指令执行顺序由指令计数器控制，而并行控制流模型则采用显式并行性，允许同时执行多个控制流，但依然受限于指令计数器和共享存储器。
20世纪70年代以来，人们提出了多种与冯·诺依曼体系结构不同的计算机模型，以缓解控制驱动方式对并行计算的限制。这些新概念模型试图克服冯·诺依曼结构的局限性，如存储程序方式、线性编址的存储器结构、指令操作码和地址等，但它们也存在缺点，如指令计数器的使用和共享存储器的数据传输。
冯·诺依曼体系结构的二元性——一维计算模型和存储模型，虽然为现代计算机的广泛应用奠定了基础，但也限制了其进一步发展。特别是对于非数值处理的应用，这种体系结构的局限性愈发明显。为适应更高性能的需求，人们开始研发并行计算机、数据流计算机等非冯·诺依曼型计算机，以寻求突破传统框架，解决实际问题，提升计算机的计算性能。
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