嵌入式系统 - 架构类型

简述

控制器使用 8 位数据总线。因此它们最多可以支持 64K 的外部数据存储器和 64k 的外部程序存储器。总的来说，8051 微控制器可以寻址 128k 的外部存储器。

当数据和代码位于不同的内存块时，该架构被称为 Harvard architecture. 如果数据和代码位于同一个内存块中，则该架构称为Von Neumann architecture.

冯诺依曼架构最早由计算机科学家约翰冯诺依曼提出。在这种架构中，指令和数据都存在一个数据路径或总线。因此，CPU 一次执行一项操作。它要么从内存中获取指令，要么对数据执行读/写操作。因此取指令和数据操作不能同时发生，共享公共总线。

冯诺依曼架构支持简单的硬件。它允许使用单个顺序存储器。今天的处理速度大大超过了内存访问时间，我们在处理器本地使用了非常快但数量很少的内存（缓存）。

哈佛架构为指令和数据提供独立的存储和信号总线。这种架构的数据存储完全包含在 CPU 中，并且无法将指令存储作为数据进行访问。计算机使用内部数据总线为程序指令和数据提供单独的存储区，允许同时访问指令和数据。

需要操作员加载的程序；处理器无法自行启动。在哈佛架构中，没有必要让两个内存共享属性。

以下几点将冯诺依曼架构与哈佛架构区分开来。

冯诺依曼架构	哈佛架构
由代码和数据共享的单个内存。	代码和数据的独立存储器。
处理器需要在一个单独的时钟周期内取代码，在另一个时钟周期内取数据。所以它需要两个时钟周期。	单个时钟周期就足够了，因为使用单独的总线来访问代码和数据。
速度更快，因此耗时更少。	速度较慢，因此更耗时。
设计简单。	设计复杂。

CISC 是复杂指令集计算机。它是一台可以处理大量指令的计算机。

在 1980 年代初期，计算机设计人员建议计算机应该使用更少的指令和简单的结构，这样它们就可以在 CPU 中更快地执行而无需使用内存。此类计算机被归类为精简指令集计算机或 RISC。

以下几点将 CISC 与 RISC 区分开来 -

CISC	RISC
更大的指令集。易于编程	较小的指令集。编程困难。
更简单的编译器设计，考虑到更大的指令集。	编译器的复杂设计。
许多寻址模式导致复杂的指令格式。	寻址方式少，指令格式固定。
指令长度是可变的。	指令长度不同。
每秒更高的时钟周期。	每秒低时钟周期。
重点是硬件。	重点是软件。
控制单元采用微程序单元实现大指令集。	每条指令都由硬件执行。
执行速度较慢，因为指令将从存储器中读取并由解码器单元解码。	执行速度更快，因为每条指令都由硬件执行。
流水线是不可能的。	考虑到单个时钟周期，指令的流水线是可能的。