馮·諾依曼結構與哈佛結構
1、馮·諾依曼(von Neumann)結構
馮·諾依曼結構的計算機由CPU和存儲器構成,其程序和數據共用一個存儲空間,程序指令存儲地址和數據存儲地址指向同一個存儲器的不同物理位置;采用單一的地址及數據總線,程序指令和數據的寬度相同。程序計數器(PC)是CPU內部指示指令和數據的存儲位置的寄存器。
CPU通過程序計數器提供的地址信息,對存儲器進行尋址,找到所需要的指令或數據,然后對指令進行譯碼,最后執行指令規定的操作。處理器執行指令時,先從存儲器中取出指令解碼,再取操作數執行運算,即使單條指令也要耗費幾個甚至幾十個周期;在高速運算時,在傳輸通道上會出現瓶頸效應。
目前使用馮·諾依曼結構的CPU和微控制器品種有很多,例如Intel公司的8086系列及其他CPU、ARM公司的ARM7、MIPS公司的MIPS處理器等。
2、哈佛(Harvard)結構
哈佛結構的主要特點是將程序和數據存儲在不同的存儲空間中,即程序存儲器和數據存儲器是兩個相互獨立的存儲器,每個存儲器獨立編址、獨立訪問。系統中具有程序的數據總線與地址總線及數據的數據總線與地址總線。這種分離的程序總線和數據總線可允許在一個機器周期內同時獲取指令字(來自程序存儲器)和操作數(來自數據存儲器),從而提高了執行速度及數據的吞吐率。又由于程序和數據存儲器在兩個分開的物理空間中,因此取指和執行能完全重疊,具有較高的執行效率。
目前使用哈佛結構的CPU和微控制器品種有很多,除DSP處理器外,還有Freescale公司的MC68系列,Zilog公司的28系列,ATMEL公司的AVR系列和ARM公司的ARM9、ARM10、ARM11等。
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