冯诺依曼体系架构与哈弗体系架构

1. 冯诺依曼体系架构

    冯诺依曼体系架构也叫普林斯顿体系架构,是一种将 程序和数据 放在 同一存储器不同存储地址的电脑设计概念架构。可以将程序看做一种特殊的数据,被处理和存储,故将二者放在同一存储器中,采用单一的地址总线和数据总线。

特点:

    第一,程序和数据在同一存储器的不同地址上

    第二,存储单元线性排列,位数固定。

    第三,顺序执行。执行前,需要将程序写入内存,依次取出程序和数据,一条一条执行,即为顺序执行

    第四,组成,运算器,控制器,存储器,输入/出设备,如下图

哈弗架构的特点 哈弗平台架构_数据

    冯诺依曼体系的结构特点决定了其可以最大限度地利用资源。就是说,程序和数据放在一个地方,不需要花销太多的资源,就可以得到程序和数据。但是,同时共享同一总线的设定,也成了它的瓶颈。

2. 哈弗结构

       哈弗架构将程序和数据分开存储。CPU到程序指令存储器中读取程序指令,解码后得到数据地址,然后到数据存储器中获得数据。二者分开,使得程序读取和数据读取可以同时进行,指令和数据有不同的数据宽度

哈弗架构的特点 哈弗平台架构_计算机基础知识_02

      可以看到,哈弗结构对于程序和数据是并行处理的,而冯氏结构只是顺序操作,串行处理。原始的冯氏结构通过引入流水线(Pipeline)技术来提高吞吐率。

      需要注意的是,Pipeline和并行处理是不一样的。流水线的操作是时间上的并行操作,而真的并行处理指的是空间上的。而且pipeline里面程序运行时间非常难计算。于是在一些对时序要求极其严格的嵌入式系统中,大多采用哈弗结构。