Встроенные системы - типы архитектуры

Микроконтроллеры 8051 работают с 8-битной шиной данных. Таким образом, они могут поддерживать внешнюю память данных до 64 КБ и внешнюю память программ до 64 КБ в лучшем случае. В совокупности 8051 микроконтроллер может адресовать 128 КБ внешней памяти.

Когда данные и код находятся в разных блоках памяти, эта архитектура называется архитектурой Гарварда . Если данные и код находятся в одном и том же блоке памяти, то эта архитектура называется архитектурой фон Неймана .

Архитектура фон Неймана

Архитектура фон Неймана была впервые предложена специалистом по компьютерам Джоном фон Нейманом. В этой архитектуре существует один путь данных или шина как для инструкции, так и для данных. В результате процессор выполняет одну операцию за раз. Он либо извлекает инструкцию из памяти, либо выполняет операцию чтения / записи данных. Таким образом, выборка команд и операция с данными не могут происходить одновременно, совместно используя общую шину.

Архитектура фон Неймана поддерживает простое аппаратное обеспечение. Это позволяет использовать одну последовательную память. Сегодняшняя обработка значительно опережает время доступа к памяти, и мы используем очень быстрый, но небольшой объем памяти (кэш), локальный для процессора.

Гарвард Архитектура

Гарвардская архитектура предлагает отдельное хранилище и сигнальные шины для инструкций и данных. Эта архитектура имеет хранилище данных, полностью содержащееся в ЦП, и нет доступа к хранилищу команд в качестве данных. Компьютеры имеют отдельные области памяти для программных инструкций и данных, используя внутренние шины данных, обеспечивая одновременный доступ к инструкциям и данным.

Программы должны быть загружены оператором; процессор не может загрузиться сам. В гарвардской архитектуре нет необходимости заставлять две памяти совместно использовать свойства.

Архитектура Фон-Неймана против Архитектуры Гарварда

Следующие пункты отличают архитектуру фон Неймана от архитектуры Гарварда.

Архитектура фон Неймана	Гарвард Архитектура
Единая память для совместного использования как кодом, так и данными.	Отдельная память для кода и данных.
Процессор должен извлекать код в отдельном тактовом цикле и данные в другом тактовом цикле. Так что требуется два такта.	Одного тактового цикла достаточно, поскольку для доступа к коду и данным используются отдельные шины.
Более высокая скорость, следовательно, меньше времени.	Медленнее в скорости, таким образом, больше времени.
Простой в дизайне.	Комплекс по дизайну.

CISC и RISC

CISC - это компьютер с комплексными инструкциями. Это компьютер, который может адресовать большое количество инструкций.

В начале 1980-х разработчики компьютеров рекомендовали компьютерам использовать меньше инструкций с простыми конструкциями, чтобы они могли выполняться намного быстрее в ЦП без использования памяти. Такие компьютеры классифицируются как компьютер с сокращенным набором команд или RISC.

CISC против RISC

Следующие пункты отличают CISC от RISC -

CISC	RISC
Большой набор инструкций. Легко программировать	Меньший набор инструкций. Сложно программировать.
Упрощенная конструкция компилятора, учитывая больший набор инструкций.	Комплексное проектирование компилятора.
Множество режимов адресации, вызывающих сложные форматы команд.	Несколько режимов адресации, исправление формата инструкции.
Длина инструкции является переменной.	Длина инструкции варьируется.
Более высокие тактовые частоты в секунду.	Низкий тактовый цикл в секунду.
Акцент делается на железе.	Акцент делается на программное обеспечение.
Блок управления реализует большой набор команд с помощью микропрограммного блока.	Каждая инструкция должна быть выполнена аппаратно.
Более медленное выполнение, поскольку инструкции должны быть прочитаны из памяти и декодированы модулем декодера.	Более быстрое выполнение, так как каждая инструкция должна выполняться аппаратно.
Трубопроводы не возможны.	Возможна конвейеризация инструкций, учитывая один такт.