Компьютеры не фон-Неймановской архитектуры

существуют ли такие?
Яндекс выдал нечто невнятное про параллельные вычисления.
Можно ли как-то в двух словах пояснить?
Мне еще потом 8-классникам объяснить нужно будет.

Можно взять принципы, отбрасывать их по одному, и смотреть что из этого получается.
Проще всего отказаться от принципа хранимой программы. FPGA - пример компютеров такого рода, массово применятся в области обработки сигналов (видео, аудио аппаратура, телевизоры те же). Да и многие высокопроизводительные системы сегодня отказываются от этого принципа (программу то в них можно изменить, но только остановив всю систему и запустив заного), пример - Tesla.

Цитата Оззя @ 26.04.09, 08:06

существуют ли такие?

Есть еще гарвардская архитектура - разделение памяти по функциям(память программ, память данных, ...). Но используется она, видимо, только в микроконтроллерах.

Добавлено 27.04.09, 05:59
Параллельность не противоречит принципам фон Неймана.

Цитата trainer @ 27.04.09, 05:55

... гарвардская архитектура... используется она, видимо, только в микроконтроллерах.

В ПК не применяется:
1. сложность технической реализации?
2. нет экономического смысла в ее развитии?

В чистом виде нет ни той, ни другой архитектуры. Везде из соображений эффективности или из-за технических проблем отходят от чисто теоретических принципов построения машины.

В любом игровом компьютере сегодня стоит чип GPU, прозводительность которого на некоторых задачах (вроде линейной алгебры) намного превосходит возможности любого центрального процессора. И уж конечно этот чип сделан не по фон-Неймановской архитектуре.
Более того, несмотря на то, что и центральный процессор может изменять на ходу свою программу, это обарачивается для него огромними расходами. И даже если он и может можифицировать хранимый код, делать он должен это как можно реже, иначе производительность будет очень низкой. То есть архитектура-то фон-Неймановская, но на практике об этом лучше забыть.

Цитата Оззя @ 27.04.09, 09:01

В ПК не применяется:
1. сложность технической реализации?
2. нет экономического смысла в ее развитии?

Как раз аппаратная простота и дешевизна реализации у нее - плюс. А минус - неуниверсальность. Скажем, чтобы получить универсальный указатель, который может указывать как на переменную, так и на константу, надо его программно эмулировать и катастрофически терять в производительности. По количеству выпускаемых процессоров гарвардская архитектура если не превосходит, то сопоставима с фон-неймановской - специально не искал данных по выпуску, но микроконтроллеров архитектур MCS-51, AVR, PIC-12/16 и т.д. выпускается очень много.

Добавлено 27.04.09, 10:04
Вообще можешь почитать вот тут: http://itblock.ru/category/oks Просмотрел бегло, вроде явных ляпов не заметил.

Цитата Оззя @ 27.04.09, 09:01

В ПК не применяется:

В персональных компьютерах используется фоннеймановская архитектура и то не в чистом виде. Фоннеймановская архитектура подразумевает единое адресное пространство с равными правами размещения для кода и данных. В Intel x86 архитектуре применяется сегментная организация памяти, сегмент данных (и стека) не может использоваться для исполнения кода (что характерно для гарвардской архитектуры).
Процессы в памяти не имеют доступа к адресному пространству других процессов. Сегмент данных может быть скопирован на диск и код программ об этом не узнает, при восстановлении из памяти сегмента данных, он может оказаться в другой физической области оперативной памяти (реализация свопа). Сегмент кода (исполняемой программы) может быть очищен и вновь загружен из исполняемого файла прозрачно для самого кода. Что, собственно нарушает непрерывность и равноправность доступа к памяти фоннеймановской архитектуры. Речь была о пользовательских процессах, системные процессы имеют возможность получить доступ к любой ячейке памяти, и это еще раз подчеркивает отличие х86 архитектуры от фоннеймановской

Добавлено 27.04.09, 12:01
В х86 пользовательская программа не может изменить свой собственный код, и это тоже характеристика гарвардской архитектуры

Цитата MeG @ 27.04.09, 11:57

В х86 пользовательская программа не может изменить свой собственный код, и это тоже характеристика гарвардской архитектуры

Может.

Добавлено 27.04.09, 12:16

Цитата MeG @ 27.04.09, 11:57

В Intel x86 архитектуре применяется сегментная организация памяти, сегмент данных (и стека) не может использоваться для исполнения кода (что характерно для гарвардской архитектуры).

Может. Это чисто логическое разграничение.
Сегменты кода и данных вполне могут занимать одни и те же адреса в адресном пространстве.

Цитата cppasm @ 27.04.09, 12:13

Может.

Цитата cppasm @ 27.04.09, 12:13

Может.

для этого нужно создать процесс в нулевом кольце защиты и изменить дескрипторы сегментов целевого процесса, что явно выходит за рамки пользовательских задач и, собственно, фоннеймановской архитектуры, где все адресное пространство равноправно с позиции данной инструкции кода.
Часто и в гарвардской архитектуре реализуют доступ для изменения собственного кода, но не прямого доступа, а через специальные средства.

Цитата MeG @ 27.04.09, 13:23

для этого нужно создать процесс в нулевом кольце защиты и изменить дескрипторы сегментов целевого процесса

Не нужно это.

Программа может менять свой код - этим пользуются всякие jit-компиляторы в математическом софте.
(Если тебя волнует проблема реализации, например, под windows, то посмотри на функции VirtualProtect - для её использования вообще никаких дополнительных прав не нужно, а в некоторых других ОС даже это делать не нужно - можно править свой код сразу).

Цитата MeG @ 27.04.09, 11:57

сегмент данных (и стека) не может использоваться для исполнения кода (что характерно для гарвардской архитектуры).

Легко может быть использован. Пример - эксплоиты, скажем, от переполнения буфера.

тема-то о другом

х86 архитектура смесь идей фоннеймановской и гарвардской архитектур

и развивалась архитектура х86 с целью ограничить доступ, а не стем как более замысловато получить доступ к памяти

Добавлено 28.04.09, 11:34
В фоннеймановской архитектуре доступ ко всей памяти есть всегда, а в архитектуре х86 этот доступ нужно сначала получить

Сейчас и в гарвардской архитектуре реализуют способы изменить собственный код

Соответственно, вывод такой (мой) - таки всё-таки новизна технических решений отдается в угоду экономической целесообразности?

да. революционная ни с чем не совместимая конструкция дальше экспериментальных образцов не уйдет, если в нее не вкладывать большие деньги.

1. Теговые ЭВМ - нарушают принцип однородности памяти - каждому блоку памяти ставится в соответствии тег, определяющий хранимую в блоке информацию
2. Редукционные и Потоковые ЭВМ - в отличие от традиционного управления командами и последовательного выполнения программ, используют потоки данных или команд для построения дерева выполнения программы.
3. Формально - гарвардская архитектура (в том числе и x86, SPARC) противоречит принципам фон Неймана, хотя x86 и считают фоннеймановскими машинами. Суть в том, что делить L1 кеш на данные и инструкции - нельзя.

Первые не прижились, вторые крайне сложны к реализации.

Цитата Мяут @ 29.04.09, 05:44

Суть в том, что делить L1 кеш на данные и инструкции - нельзя.

Ну да, а еще шина данных бывает отделена от шины адреса и шины управления. А еще есть кэш микроинструкций. Суть в том, что кэш с точки зрения программы не существует, поэтому как он организован - не имеет значения. На самом деле x86 можно попенять на другое - отдельное пространство ввода-вывода(порты) - хотя это вопрос, является ли это памятью. Ну и, само собой, регистровый файл - сверхбыстродействующая память.

Добавлено 29.04.09, 06:06
В целом экстремально чистых реализаций не существует, поэтому имеет смысл говорить о базе реализации. В этом смысле x86 - фон-неймановская архитектура.

Цитата trainer @ 29.04.09, 06:04

Суть в том, что кэш с точки зрения программы не существует, поэтому как он организован - не имеет значения.

Это для тебя, прикладного программиста не имеет значения. А вот для разработчика железяки - имеет и притом огромное

Цитата trainer @ 29.04.09, 06:04

В этом смысле x86 - фон-неймановская архитектура.

В литературе вообще четкого определения фоннеймановской архитектуры нет. Принципы постоянно дополняли и в разных источниках по-разному интерпретируют

Извините за офф
а какие КОНТРОЛЛЕРЫ фонНеймановские бывают?
я видел Parallax и слышал про Моторолу HC0...
а главное как это выглядит?! флэш и ОЗУ в едином адресном пространстве
(или загрузка из флеша в оперативку путём автоматической загрузки загрузчика а потом.... или ..... )

Цитата DINETS @ 15.09.10, 22:00

а какие КОНТРОЛЛЕРЫ фонНеймановские бывают?

Видимо имеются в виду микроконтроллеры. Например семейство микроконтроллеров компании Ttxas Instruments -- MSP430, у них единое адресное пространство в котором расположены: flash память, ОЗУ, специальные функциональные регистры и регистры общего назначения (включая указатель команд, указатель стека, регистр состояния процессорного ядра), таким образом все ресурсы доступные в микроконтроллере находятся в едином адресном пространстве.

Сообщение отредактировано: MeG - 16.09.10, 11:52

Цитата MeG @ 27.04.09, 13:23

Цитата cppasm @ 27.04.09, 12:13

Может.

Цитата cppasm @ 27.04.09, 12:13

Может.

для этого нужно создать процесс в нулевом кольце защиты и изменить дескрипторы сегментов целевого процесса, что явно выходит за рамки пользовательских задач и, собственно, фоннеймановской архитектуры, где все адресное пространство равноправно с позиции данной инструкции кода.

Это обсуждение свойств ОС, а не архитектуры процессора.
Попробуй сделать эксперимент.

Существует также весьма распространённый вариант взлома программы - взлом лоадером.
При котором программа-лоадер модифицирует память другого процесса,
чтобы загружаемое приложение вело себя "правильно".

Сообщение отредактировано: ЫукпШ - 18.09.10, 10:48

Цитата MeG @ 16.09.10, 11:47

Цитата DINETS @ 15.09.10, 22:00

а какие КОНТРОЛЛЕРЫ фонНеймановские бывают?

Видимо имеются в виду микроконтроллеры. Например семейство микроконтроллеров компании Ttxas Instruments -- MSP430

В некоторых случаях перейти от Гарварда к Нейману проще некуда.
Например, MCS-51 при работе с внешней памятью достаточно
аппаратно заилить (функционально) сигналы чтения из памяти
программ и памяти данных. Достаточно одного логического вентиля.
Получим новое качество.

Сообщение отредактировано: ЫукпШ - 18.09.10, 16:42

Цитата Оззя @ 27.04.09, 09:01

Цитата trainer @ 27.04.09, 05:55

... гарвардская архитектура... используется она, видимо, только в микроконтроллерах.

В ПК не применяется:
1. сложность технической реализации?
2. нет экономического смысла в ее развитии?

Почему не применяется ?
У процессоров серии x86 имеется:
1. адресное пространство в котором присутствуют и коды и данные. (/MEMR,/MEMW)
2. адресное пространство ввода-вывода (только данные). (/IOR,/IOW)
3. и небольшая облась из которой считываются только исполнимые коды.(/INTA)

И сделано это (насколько я понимаю) как раз из экономических соображений.

Сообщение отредактировано: ЫукпШ - 18.09.10, 16:53

В теме высказано много умных мыслей. И я попробую.
Нэйман не в компьютере, нэйман в голове.
Людям иногда кажется, что они изобрели что-то новое, а они реализовали старое.
Гарвардская архитектура - это техническое решение,
а архитектура Нэймана - скорее философская концепция.
Поэтому сравнивать не совсем корректно.
"Windows XP предотвращает выполнение данных - Прощай, фон Нэйман"(С)
Извините, извините.
Программы - это числа.
Данные - это числа.
Против этого не попрёшь.

Отвечая на вопрос: телевизор
шутка

Гарвардская архитектура удобна, когда программа не меняется. Один раз в начале работы загрузили и до выключения или когда вообще программа в ПЗУ. Это контроллеры, сигнальные процессоры и т.п.
В ПК новую программу зачастую грузят каждые несколько секунд. Иногда непосредственно перед загрузкой её откомпилировав. В этом случае выгоднее становится классическая архитектура с общей памятью программ и данных. Вдобавок она допускает динамическую компиляцию - откомпилировал, прямо в памяти программу собрал и тут же запустил.

Кстати, фон Нейман в той своей статье описал кучу разных вариантов построения системы, включая и гарвардскую и несколько параллельных.

По /INTA процессор считывает из обычной памяти (которая обычно /MEMR,/MEMW) дескриптор процедуры обработки прерываний. Так что в архитектуре x86 только два адресных пространства.