자 91번째 키워드인 폰노이만 구조 병목현상에 대해서 알아보겠다.

약 두 달 반동안 키워드 공부를 안하고 다른거에 집중하느라 다시 감을
찾아 보겠다.

폰노이만 구조의 병목현상이 뭐에요?

폰 노이만 구조의 병목현상(Von Neumann bottleneck)은 컴퓨터 시스템에서 CPU(중앙 처리 장치) 와 메모리 간의 데이터 전송 속도가 낮아 발생하는 성능 저하 문제를 말한다.

병목현상 과정

폰 노이만 구조에서는 프로그램 명령어와 데이터를 한 가지 메모리에 저장하고, CPU가 이를 하나의 버스를 통해 순차적으로 처리한다.
이로 인해 CPU는 명령어를 실행하기 위해 필요한 데이터를 메모리에서 가져오는 과정에서 대기하게 되어 시스템 성능이 제한된다.

병목현상 원인

1. 하나의 버스: CPU와 메모리가 하나의 데이터 버스를 공유하므로 동시에 데이터를 주고받을 수 없다. 즉, CPU가 데이터를 요청하면 메모리에서 해당 데이터를 가져오는 동안 기다려야 한다.

2. 데이터 전송 속도의 차이: CPU의 처리 속도는 매우 빠르지만 메모리의 전송 속도는 상대적으로 느리기 때문에, CPU는 메모리 대기 시간 때문에 잠시 멈추거나 저하된 속도로 실행된다.

정리

폰 노이만 병목현상은 CPU가 높은 처리 속도를 갖고 있음에도 불구하고 메모리의 상대적으로 느린 속도와 단일 데이터 버스의 한계 때문에 전체 시스템 성능이 저하되는 문제이다.
이를 해결하기 위해 캐시 메모리, 파이프라이닝, 하버드 아키텍처, 멀티코어 및 병렬 컴퓨팅 등의 기술이 발전해오고 있다.