计算机哈佛架构、冯·诺依曼架构对比

计算机哈佛架构、冯·诺依曼架构对比

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/qqk808/article/details/139605541

计算机架构是计算机科学中的一个核心概念，不同的架构设计直接影响着计算机的性能和应用领域。哈佛架构和冯·诺依曼架构作为两种主流的计算机系统架构，它们在存储器组织方式上有着显著的区别。本文将从原理、优缺点等方面对这两种架构进行对比，并列举一些常见的MCU采用的架构。

哈佛架构

• 原理：哈佛架构将指令存储器（程序存储器）和数据存储器分开，分别使用不同的总线进行数据传输。这样的架构使得处理器可以同时访问指令和数据，提高了内存带宽和系统性能。

• 优点：

• 提高了内存带宽，同时进行指令和数据访问，可以提高系统性能。

• 更适合于并行计算，有利于系统的扩展性和性能优化。

• 缺点：

• 实现复杂度较高，成本可能更高，需要额外的硬件来实现指令和数据的分离。

• 对硬件设计和实现的要求较高，可能会增加系统的功耗和面积。

冯·诺依曼架构

• 原理：冯·诺依曼架构将指令存储器和数据存储器共享同一存储器总线。处理器从存储器中依次读取指令并执行，然后将结果写回存储器。这种架构简单易于实现，适用于通用计算。

• 优点：

• 简单易于理解和实现，适用于通用计算。

• 内存与处理器分离，使得内存能够存储指令和数据。

• 缺点：

• 存储器瓶颈，处理器速度远快于存储器速度，可能导致性能瓶颈。

• 不适合并行计算，无法充分利用多核处理器的优势。

常见的MCU采用的架构

• 哈佛架构：一些高性能的MCU，如ARM Cortex-M系列中的一些型号，例如Cortex-M7、Cortex-M33、STM32等，通常采用哈佛架构。此外，一些特定用途的MCU，如专用于数字信号处理（DSP）的MCU，也可能采用哈佛架构。

• 冯·诺依曼架构：许多低成本、低功耗的MCU，如一些基于8051架构、PIC架构、STM8，通常采用冯·诺依曼架构。这些MCU通常用于嵌入式系统、传感器、简单控制器等应用场景，对性能和功耗要求较低。