Головна

Фон-неймановская і гарвардська архітектури

  1.  Алгоритм для кільцевої архітектури
  2.  Архітектури машин, керованих потоком даних
  3.  Архітектури з повним і скороченим набором команд
  4.  Архітектури віддалених баз даних
  5.  архітектури ЕОМ
  6.  Архітектури ЕОМ і мікропроцесорів
  7.  Глава 4. MSP430F21x1 Огляд архітектури

Під архітектурою МП розуміють принцип його внутрішньої організації: загальну структуру, логічну структуру окремих пристроїв, сукупність команд і принципи взаємодії апаратної частини і програми обробки інформації.

інакше:архітектура - математична модель МП, утворена програмно доступними елементами МП.Архітектура МП відображає можливості прикладного використання МП і містить опис програмної моделі МП. Під програмною моделлю мікропроцесора розуміється сукупність програмно-доступних регістрів, об'єднаних в систему укрупненими зв'язками і додатковими елементами, що забезпечують функціональну закінченість моделі.

Повністю поняття архітектура МП включає:

- Структурну схему МП,

- Програмну модель МП,

- Опис організації пам'яті,

- Опис організації процедур введення / виведення.


Розрізняють два основних типи архітектури МП - фон неймановская (Прінстонський) і гарвардську.

 Фоннеймановская архітектура  Гарвардська архітектура

Фон Неймановская (принстонська) архітектура(Запропонована Джо фон Нейманом в 1945 р) передбачає, що програма і дані знаходяться в загальній пам'яті, доступ до якої здійснюється за однією шині даних і команд. Основним досягненням групи інженерів, які працювали з Джоном фон Нейманом, було усвідомлення того факту, що програма може зберігатися в пам'яті разом з даними. Основною перевагою такого підходу є його гнучкість, так як для зміни програми досить просто завантажити новий код в відповідну область пам'яті. По суті, фон-неймановская архітектура, показана на рис., Складається з центрального процесора (ЦП), пам'яті і загальної шини (магістралі), за якою в обох напрямках пересилаються дані. ЦПУ також повинен взаємодіяти і з навколишнім світом. При цьому дані до / від відповідних інтерфейсних портів передаються по одній загальній шині даних.

Величезною перевагою фон-неймановской архітектури є її простота, тому дана концепція лягла в основу більшості комп'ютерів загального призначення. Однак використання загальної шини означає, що в будь-який момент часу може виконуватися тільки одна операція. відповідно, пересилання даних між ЦПУ і пам'яттю даних не може здійснюватися одночасно з вибіркою команди. Ця особливість називається фон-Неймановская вузьким місцем.

 Мал. - Елементарна фон-неймановская машина (шина адреси не відображено)

Гарвардська архітектура (Реалізована в 1944 р в ЕОМ Гарвардського університету) відповідає структурі з розділеними пристроями пам'яті команд і даних і окремими шинами команд і даних.

У перші повоєнні десятиліття в Гарвардському університеті було створено декілька комп'ютерів сімейства "Марк", в яких пам'ять програм була повністю відокремлена від пам'яті даних (програма зчитувалася з паперової перфострічки). Така концепція була більш ефективною, ніж фон-неймановская (принстонська) архітектура, оскільки код програми міг зчитуватися з пам'яті програм одночасно з обміном між ЦПУ і пам'яттю даних або з операціями вводу / виводу. Однак такі машини були набагато складніше і дорожче у виготовленні. А з урахуванням рівня технічного розвитку 40 - 50-х років, високих економічних витрат, вони не набули широкого поширення. Однак з розвитком великих інтегральних схем і технології Гарвардська архітектура знову опинилася в центрі уваги.

Мал. - Елементарна гарвардська машина (шина адреси не відображено)  На Рис. показані дві фізично розділені шини, використовувані для передачі інформації між ЦПУ і не перекриваються областями пам'яті. Кожна пам'ять має власну шину адреси, тому адреса комірки пам'яті програм жодним чином не пов'язаний з адресою комірки пам'яті даних. У такому випадку говорять, що обидві області пам'яті знаходяться в різних адресних просторах. Пам'ять даних іноді називають файлової пам'яттю, в цьому випадку n-я осередок позначається як файл n.
 Фоннеймановская архітектура більш економно витрачає апаратні ресурси, а гарвардська дозволяє реалізувати більшу швидкодію.



 Програмований цифровий ПРИСТРОЇ |  Мікропроцесор. Основні відомості |  Структура МП пристрою. |  МП з мікропрограмного управлінням (мікропрограмміруемая архітектура) |  Структурна схема пристрою мікропрограмного управління |  Пристрої, що запам'ятовують. |  Оперативний пристрій |  Альтернативні види ОЗУ |  постійні ЗУ |  Лише один раз програмований ПЗУ |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати