Модифицированная гарвардская архитектура

Классическая гарвардская архитектура

Гарвардская архитектура

Принципы фон Неймана

Практически все универсальные ЭВМ отражают классическую неймановскую архитектуру, Эта схема во многом характерна как для микроЭВМ, так и для мини ЭВМ и ЭВМ общего назначения

В 1946 году группа учёных во главе с Джоном фон Нейманом (Герман Голдстайн, Артур Беркс ) опубликовали статью «Предварительное рассмотрение логической конструкции Электронно-вычислительного устройства».

В статье обосновывалось использование двоичной системы для представления данных в ЭВМ (преимущественно для технической реализации, простота выполнения арифметических и логических операций. До этого машины хранили данные в десятеричном виде), выдвигалась идея использования программами общей памяти.

Имя фон Неймана было достаточно широко известно в науке того времени, что отодвинуло на второй план его соавторов, и данные идеи получили название «Принципы фон Неймана».

1. Принцип использования двоичной системы счисления для представления данных и команд.
2. Принцип программного управления.
• Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определенной последовательности.
3. Принцип однородности памяти.
• Как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления — чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
4. Принцип адресуемости памяти.
• Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.
5. Принцип последовательного программного управления
• Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой.
6. Принцип условного перехода.
• Сам принцип был сформулирован задолго до фон Неймана Адой Лавлейз и Чарльзом Бэббиджем, однако он добавлен в общую архитектуру.

Компьютеры, построенные на этих принципах, относят к типу фоннеймановских.

— архитектура ЭВМ, отличительным признаком которой является раздельное хранение и обработка команд и данных. Архитектура была разработана Говардом Эйкеном в конце 1930-х годов в Гарвардском университете.

КГА. Типичные операции (сложение и умножение) требуют от любого вычислительного устройства нескольких действий: выборку двух операндов, выбор инструкции и её выполнение, и, наконец, сохранение результата.

Идея, реализованная Эйкеном, заключалась в физическом разделении линий передачи команд и данных. В первом компьютере Эйкена «Марк I» (1944г.) для хранения инструкций использовалась перфорированная лента, а для работы с данными — электромеханические регистры. Это позволяло одновременно пересылать и обрабатывать команды и данные, благодаря чему значительно повышалось общее быстродействие.

В КГА схема реализации доступа к памяти имеет недостаток — высокую стоимость. При разделении каналов передачи команд и данных на кристалле процессора последний должен иметь почти в два раза больше выводов (так как шины адреса и данных составляют основную часть выводов микропроцессора).

Способом решения этой проблемы стала идея использовать общую шину данных и шину адреса для всех внешних данных, а внутри процессора использовать шину данных, шину команд и две шины адреса. Такую концепцию стали называть модифицированной Гарвардской архитектурой.

Такой подход применяется в современных сигнальных процессорах.

3.7. Процессоры подразделяются …

В зависимости от набора и порядка выполнения команд процессоры подразделяются на:

-классические процессоры;

-процессоры с сокращенным набором команд;

-процессоры c минимальным набором длинных команд;

-процессоры с набором сверхдлинных команд

3.7.1 CISC

CISC (англ. Complex Instruction Set Computing) — концепция проектирования процессоров, которая характеризуется следующим набором свойств:

• Нефиксированным значением длины команды.
• Арифметические действия кодируются в одной инструкции.
• Небольшим числом регистров, каждый из которых выполняет строго определённую функцию.

Типичными представителями являются процессоры на основе x86 команд (исключая современные Intel Pentium 4, Pentium D, Core, AMD Athlon, Phenom, которые являются гибридными) и процессоры Motorola MC680x0.

Наиболее распространённая архитектура современных настольных, серверных и мобильных процессоров построена по архитектуре Intel x86 (или х86-64 в случае 64-разрядных процессоров). Формально, все х86-процессоры являлись CISC-процессорами,

Дата добавления: 2014-01-04