嵌入式系统 - 架构类型

8051 微控制器使用 8 位数据总线工作。因此它们最多可以支持64K的外部数据存储器和64K的外部程序存储器。总的来说，8051 微控制器可以寻址 128k 的外部存储器。

当数据和代码位于不同的内存块时，该体系结构称为哈佛体系结构。如果数据和代码位于同一内存块中，则该体系结构称为冯·诺依曼体系结构。

冯·诺依曼架构

冯·诺依曼架构首先由计算机科学家约翰·冯·诺依曼提出。在此架构中，指令和数据都存在一条数据路径或总线。因此，CPU 一次执行一项操作。它要么从内存中获取指令，要么对数据执行读/写操作。因此指令读取和数据操作不能同时发生，共享公共总线。

冯·诺依曼架构支持简单的硬件。它允许使用单个顺序存储器。今天的处理速度远远超过了内存访问时间，我们在处理器本地使用了非常快但少量的内存（缓存）。

哈佛架构为指令和数据提供单独的存储和信号总线。该架构的数据存储完全包含在 CPU 内，并且无法将指令存储作为数据进行访问。计算机使用内部数据总线为程序指令和数据提供单独的存储区域，从而允许同时访问指令和数据。

需要操作员加载程序；处理器无法自行启动。在哈佛架构中，不需要使两个存储器共享属性。

冯·诺依曼架构与哈佛架构的区别如下。

冯诺依曼架构	哈佛建筑
代码和数据共享单个内存。	代码和数据的独立存储器。
处理器需要在单独的时钟周期中获取代码，并在另一个时钟周期中获取数据。所以需要两个时钟周期。	单个时钟周期就足够了，因为使用单独的总线来访问代码和数据。
速度更快，因此耗时更少。	速度较慢，因此更耗时。
设计简单。	设计复杂。

CISC 是复杂指令集计算机。它是一台可以处理大量指令的计算机。

在 20 世纪 80 年代初期，计算机设计者建议计算机应使用更少的指令和简单的结构，以便它们可以在 CPU 中更快地执行，而无需使用内存。此类计算机被分类为精简指令集计算机或 RISC。

CISC 与 RISC 的区别如下：

CISC	精简指令集计算机
更大的指令集。易于编程	较小的一组指令。编程困难。
编译器设计更简单，考虑更大的指令集。	编译器设计复杂。
多种寻址方式导致指令格式复杂。	寻址方式少，指令格式固定。
指令长度是可变的。	指令长度各不相同。
每秒更高的时钟周期。	每秒低时钟周期。
重点是硬件。	重点是软件。
控制单元使用微程序单元实现大型指令集。	每条指令都由硬件执行。
执行速度较慢，因为指令要从内存中读取并由解码器单元解码。	执行速度更快，因为每条指令都由硬件执行。
管道化是不可能的。	考虑到单个时钟周期，指令的流水线是可能的。