¿A qué se refiere el
problema de Von Neumann bottleneck?
Rafael Reyes Segura
UNAM
rrs24.hw@gmail.com
Resumen
En este trabajo se
aborda el problema del cuello de botella en la arquitectura Von Neumann para
las computadoras y conocer cómo se redujo este problema que es común en
nuestros ordenadores.
Introducción
Cuando estamos realizando algún trabajo con
muchas imágenes y videos o simplemente estamos indagando en nuestras
computadoras por el internet, escuchando música, jugando algunos videojuegos,
notamos que nuestras computadoras se empiezan a alentar y es donde nos surge la
pregunta de él porque sucede esto y esto se resume al problema del cuello de
botella de Von Neumann.
Von Neumann bottleneck
El canal de transmisión de los datos entre CPU y
memoria genera un cuello de botella para el rendimiento del procesador. En la
mayoría de computadoras modernas, la velocidad de comunicación entre la memoria
y la CPU es más baja que la velocidad a la que puede trabajar esta última,
reduciendo el rendimiento del procesador y limitando seriamente la velocidad de
proceso eficaz, sobre todo cuando se necesitan procesar grandes cantidades de
datos. La CPU se ve forzada a esperar continuamente a que lleguen los datos
necesarios desde o hacia la memoria.
La velocidad de procesamiento y la cantidad de
memoria han aumentado mucho más rápidamente que el rendimiento de transferencia
entre ellos, lo que ha agravado el problema del cuello de botella.
El término “cuello de botella de von Neumann”
fue acuñado por John Backus en su
conferencia de la concesión de 1977 ACM Turing. Según Backus:
Seguramente
debe haber una manera menos primitiva de realizar grandes cambios en la
memoria, que empujando tantas palabras hacia un lado y otro del cuello de botella de von
Neumann. No sólo es un cuello de botella para el tráfico de datos, sino que,
más importante, es un cuello de botella intelectual que nos ha mantenido atados
al pensamiento de "una palabra a la vez" en vez de fomentarnos el
pensar en unidades conceptuales mayores. Entonces la programación es
básicamente la planificación del enorme tráfico de palabras que cruzan el
cuello de botella de von Neumann, y gran parte de ese tráfico no concierne a
los propios datos, sino a dónde encontrar éstos.
El problema de
funcionamiento se redujo introduciendo una memoria
caché entre la CPU y la
memoria principal, y mejorando los algoritmos del predictor de saltos. Está
menos claro que el cuello de botella intelectual que Backus ha criticado haya
cambiado mucho desde 1977. La solución propuesta de Backus no ha tenido una
influencia importante. La programación funcional moderna y la programación
orientada a objetos se preocupan mucho menos de “empujar tantas palabras hacia
un lado y otro” que los anteriores lenguajes como era Fortran.
10. References
[1] http://es.scribd.com/doc/85763244/10/CUELLO-DE-BOTELLA-DE-VON-NEUMANN
[Consulta: 23 de Agosto del 2012].
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