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计算机架构

时间:2023-02-18 17:45:23浏览次数:43  
标签:架构 计算机 指令和数据 存储器 程序 冯诺 依曼结构 结构

首先搞清楚常说的冯诺依曼结构是什么,用在PC机上就是指CPU+存储器+总线的结构;

(1)哈弗结构——统一编址

而51(改进型的哈弗结构)中的ROM和RAM都是内存(电脑中的硬盘是外存),我们把ROM和RAM相对CPU统一编址的(共用总线)结构称为哈弗结构,这样高的效率就弥补了内存空间不足;

哈佛结构的计算机分为三大部件:(1)CPU;(2)程序存储器;(3)数据存储器。它的特点是将程序指令和数据分开存储,由于数据存储器与程序存储器采用不同的总线,因而较大的提高了存储器的带宽,使之数字信号处理性能更加优越

 

(2)冯·诺依曼结构(普林斯顿结构)——独立编址

X86系列使用的是独立编址,也就是说有专门的指令系统用以区分是对ROM还是对RAM操作,数据总线和地址总线是分时复用的,比如PC机的IN/OUT指令,这种结构称为普林斯顿结构,也叫做冯诺依曼结构;

冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构,是一种将程序指令存储器数据存储器合并在一起的存储器结构。程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置,因此程序指令和数据的宽度相同,如英特尔公司的8086中央处理器的程序指令和数据都是16位宽。

(3)两者区别

冯·诺依曼理论的要点是:数字计算机的数制采用二进制;计算机应该按照程序顺序执行。人们把冯诺依曼的这个理论称为冯诺依曼体系结构。从ENIAC到当前最先进的计算机都采用的是冯诺依曼体系结构。所以冯诺依曼是当之无愧的数字计算机之父。 根据冯诺依曼体系结构构成的计算机,必须具有如下功能:把需要的程序和数据送至计算机中;必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力;能够完成各种算术、逻辑运算数据传送数据加工处理的能力;能够根据需要控制程序走向,并能根据指令控制机器的各部件协调操作;能够按照要求将处理结果输出给用户。 哈佛结构是为了高速数据处理而采用的,因为可以同时读取指令和数据(分开存储的)。大大提高了数据吞吐率,缺点是结构复杂。通用微机指令和数据是混合存储的,结构上简单,成本低。假设是哈佛结构:你就得在电脑安装两块硬盘,一块装程序,一块装数据,内存装两根,一根储存指令,一根存储数据 是什么结构要看总线结构的。 51单片机虽然数据指令存储区是分开的,但总线是分时复用的,所以顶多算改进型的哈佛结构ARM9虽然是哈佛结构,但是之前的版本也还是冯·诺依曼结构。 早期的X86能迅速占有市场,一条很重要的原因,正是靠了冯·诺依曼这种实现简单,成本低的总线结构。处理器虽然外部总线上看是诺依曼结构的,但是由于内部CACHE的存在,因此实际上内部来看已经算是改进型哈佛结构的了。

标签:架构,计算机,指令和数据,存储器,程序,冯诺,依曼结构,结构
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