RISC、CISC冯·诺依曼结构和哈佛结构.pdf

1、关于RISC 与CISC 与哈佛结构冯诺依曼结构区别 关于这个问题，有人说 51 地址线复用，就是冯诺依曼结构。很多入门的书 上基本上都说：由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成的系统 都 叫冯氏结构。 也有的说：“程序存储器的数据线地址线”与“数据存储器的数据线 地址线”共用的话，就 是冯氏结构，所以51 是该结构。（我认为说得太绝对了） 我认为冯氏结构与哈佛结构的区别应该在存储器的空间分别上，哈佛结构的 数据区和代码区是分开的，它们即使地址相同，但空间也是不同的，主要表现在 数据不能够当作代码来运行。( 比如51注) 地址线复用，就将它认为成冯氏结构，我认为这样不足取，应该是按照空间 是否完全重合来辨 别。比如 PC 机的代空间和数据空间是同一空间，所以是冯 氏结构；51 由于IO 口不够，但代 码空间和数据空间是分开的，所以还是哈佛 构.(此种观点才是正确的--注) 另外，还有的把 CISC RISC 和地址是否复用与是哪种结构 这 3 这都混到 一起。我认为这三者都没有必然的关系。只不过 RISC 因为精简了指令集，没有 了执行复杂功能的指令，为了提高性能，常采用哈佛结构，并且不复用地址线。 (这种说法不具体,有待补充注) 材料二: 哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。中央处理器 首先到程序指令存储器中读取程序指令内容，解码后得到数据地址，再到相应的 数据存储器中读取数据，并进行下一步的操作（通常是执行）。程序指令存储和 数据存储分开，可以使指令和数据有不同的数据宽度，如Microchip 公司的PIC 16 芯片的程序指令是14 位宽度，而数据是8 位宽度。 目前使用哈佛结构的中央处理器和微控制器有很多，除了上面提到的Micro chip 公司的PIC 系列芯片，还有摩托罗拉公司的MC68 系列、Zilog 公司的Z8 系列、ATMEL 公司的AVR 系列和安谋公司的ARM9 、ARM10 和ARM11 ，51 单片机也属于哈佛结构 冯·诺伊曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器 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。 目前使用冯·诺伊曼结构的中央处理器和微控制器有很多。除了上面提到的 英特尔公司的8086，英特尔公司的其他中央处理器、安谋公司的ARM7 、MIPS 公司的MIPS 处理器也采用了冯·诺伊曼结构。 评论：哈佛结构和冯.诺依曼结构都是一种存储器结构。哈佛结构是将指令 存储器和数据存储器分开的一种存储器结构；而冯.诺依曼结构将指令存储器和 数据存储器合在一起的存储器结构。注 材料三: MCS-51 单片机有着嵌入式处理器经典的体系结构，这种体系结构在当前嵌 入式处理器的高端ARM 系列上仍然在延续，这就是哈佛结构。相对于大名鼎鼎 的冯·诺依曼结构，哈佛结构的知名度显然逊色许多，但在嵌入式应用领域，哈 佛结构却拥有着绝对的优势。哈佛结构与冯·诺依曼结构的最大区别在于冯·诺依 曼结构的计算机采用代码与数据的统一编址，而哈佛结构是独立编址的，代码空 间与数据空间完全分开。 在通用计算机系统中，应用软件的多样性使得计算机要不断地变化所执行的 代码的内容，并且频繁地对数据与代码占有的存储器进行重新分配，这种情况下， 冯·诺依曼结构占有绝对优势，因为统一编址可以最大限度地利用资源，而哈佛 结构的计算机若应用于这种情形下则会对存储器资源产生理论上最大可达 50% 的浪费，这显然是不合理的。 但是在嵌入式应用中，系统要执行的任务相对单一，程序一般是固化在硬件 里。当然这时使用冯·诺依曼结构也完全可以，代码区和数据区在编译时一次性 分配好了而已，但是其灵活性得不到体现，所以现在大量的单片机也还在沿用 冯·诺依曼结构，如TI 的MSP430 系列、Freescale 的HCS08 系列等。 那是为什么说哈佛结构有优势呢？嵌入式计算机在工作时与通用计算机有 着一些区别：嵌入式计算机在工作期间的绝大部分时间是无人值守的，而通用计 算机工作期间一般是有人操作的；嵌入式计算机的故障可能会导致灾难性的后 果，而通用计算机一般就是死死机，重新启动即可。这两点决定了对嵌入式计算 机的一个基本要求：可靠性。 使用冯·诺