冯诺依曼结构与哈佛结构

一，冯诺依曼结构

       冯诺依曼结构的处理器使用同一个存储器，即程序和数据共用一个存储器，由同一个总线传输。

     


     冯诺依曼结构处理器具有以下几个特点:用一个存储器存储程序和数据;  
用一个控制器控制执行的执行;   一个运算器,用于完成算数运算和逻辑运算;  
有输入和输出设备,用于进行人机通信.  

      但是，指令和数据共享同一总线的结构,使得信息流的传输成为限制计算机性能的瓶颈,影响了数据处理速度的提高.

 二，哈佛结构

    与冯诺依曼结构相比,哈佛结构处理器特点:

             1,使用两个独立的存储器模块,分别存储指令和数据,每个存储模块都不允许指令和 数据并存.

          2,使用独立的两条总线,分别作为CPU与每个存储器之间的专用通信路径,而这两条总线之间毫无关联.

  后来,提出改进型的哈佛结构:



改进型的哈佛结构特点:

        1,使用连个独立的存储器模块,分别存储指令和数据,每个存储模块都不允许指令和数据并存,以实现并行处理.

       2,具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线,利用公用地址总线访问两个存储模块,公用数据总线则被用来完成程序存储模块或数据存储模块与CPU之间的数据传输

      3,两条总线又程序存储器和数据存储器分时公用.

三，从指令执行的角度看，哈佛结构如何克服数据流传输的瓶颈

      
一般情况下,完成一条指令需要3个步骤:取指令,指令译码,和执行指令.对于冯诺依曼结构,指令1到指令3均为存,取数指令,对冯诺依曼来说,由于取指令和存取数据要从同一个存储空间存取,经由同一总线传输,因而它们无法重叠执行,只有一个完成后再进行下一个.



    如果采用哈佛结构处理同样的3条指令,由于取指令和存取数据分别经由不同的存储空间和不同的总线,使得各条指令可以重叠执行,这样,就克服了数据流传输的瓶颈,提高了运算的速度.