嵌入式系统 - 架构类型

8051 微控制器使用 8 位数据总线。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中时，该架构称为 哈佛架构。如果数据和代码位于同一个内存块中，则该架构称为 冯·诺依曼架构。

冯·诺依曼架构

冯·诺依曼架构最初是由计算机科学家约翰·冯·诺依曼提出的。在这种架构中，指令和数据都存在一条数据路径或总线。因此，CPU 一次只执行一项操作。它要么从内存中获取指令，要么对数据执行读/写操作。因此，指令提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内存。当今的处理速度远远超过内存访问时间，我们使用非常快但少量的处理器本地内存（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内存区域，允许同时访问指令和数据。

程序需要由操作员加载；处理器无法自行启动。在哈佛架构中，无需让两个存储器共享属性。

以下几点将冯·诺依曼架构与哈佛架构区分开来。

冯·诺依曼架构	哈佛架构
代码和数据共享单个内存。	代码和数据使用单独的内存。
处理器需要在单独的时钟周期内获取代码，并在另一个时钟周期内获取数据。因此它需要两个时钟周期。	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，因此耗时更多。
设计简单。	设计复杂。

CISC 是一种复杂指令集计算机。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，计算机设计师建议计算机应使用结构简单的更少指令，以便它们可以在 CPU 内更快地执行，而无需使用内存。此类计算机被归类为精简指令集计算机或 RISC。

以下几点将 CISC 与 RISC 区分开来 −

CISC	RISC
指令集更大。易于编程	指令集更小。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。
寻址模式多，指令格式复杂。	寻址模式少，指令格式固定。
指令长度可变。	指令长度变化。
每秒时钟周期数更高。	每秒时钟周期数低。
重点是硬件。	重点是软件。
控制单元使用微程序实现大型指令集单元。	每条指令都要由硬件执行。
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。	执行速度较快，因为每条指令都要由硬件执行。
无法进行流水线操作。	考虑到单个时钟周期，可以进行指令流水线操作。