现代的CPU基本上归为冯诺伊曼结构(也成普林斯顿结构)和哈佛结构。
冯·诺依曼体系
冯·诺依曼体系结构图如下
冯诺依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。数据与指令都存储在同一存储区中,取指令与取数据利用同一数据总线。
冯诺依曼的核心是:
存储程序,顺序执行,并成功将其运用在计算机的设计之中,规定计算机必须具有如下功能:
(1)把需要的程序和数据送至计算机中;
(2)必须具有长期记忆程序、数据、中
间结果和最终运算结果的能力;
(3)能够完成各种算术、逻辑运算和数
据传送等数据加工处理的能力;
(4)能够根据需要控制程序走向,并能
根据指令控制机器的各部件协调操作;
(5)能够按照要求将处理结果输出给用
户。
哈佛体系结构图
结构特点:
A、程序存储器与数据存储器分开
B、提供了较大的存储器带宽,各自有自己的总线。
C、适合于数字信号处理
D、大多数DSP都是哈佛结构
E、ARM9是哈佛结构,取指和取数在同一周期进行,提高速度,改进哈佛体系结构分成三个存储区:程序、数据、程序和数据共用。
哈佛结构是一种存储器并行体系结构,主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中,即程序存储器和数据存储器是两个独立的存储器,每个存储器独立编址、独立访问。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。
哪些处理器是哈佛架构、哪些处理器是冯诺依曼架构?
- MCU(单片机)几乎都是用哈佛结构,譬如广泛使用的51单片机典型的STM32单片机(核心是ARM Cortex-M系列的)都是哈佛结构。
- PC和服务器芯片(譬如Intel AMD),ARM Cortex-A系列嵌入式芯片(譬如三星EXyn0s4412,华为的麒麟970等手机芯片)等都是冯诺依曼结构。