冯·诺依曼理论的要点是:数字计算机的数制采用二进制,冯·诺依曼理论指出,数字计算机的基本数制应当采用二进制,即以0和1表示信息。计算机应该按照程序顺序执行,冯·诺依曼认为计算机应当按照存储在存储器中的指令序列顺序执行,即顺序执行程序。
哈佛结构的单片机具有以下特点:
(1)高速数据处理:哈佛结构能够同时读取指令和数据(分开存储的),从而大大提高数据吞吐率。
(2)复杂结构:由于指令和数据存储是分开的,哈佛结构相对复杂。
(3)适用于内部存储:哈佛结构适合单片机这样集成了所需存储器的情况,因为不需要外围存储器扩展。
(4)改进型哈佛结构:一些现代单片机虽然外部总线上看是冯·诺依曼结构,但由于内部CACHE的存在,内部实际上已经可以算作改进型哈佛结构。
(5)连接与处理要求高:哈佛结构对外围设备的连接与处理要求较高,不太适合外围存储器的扩展。
典型的哈佛结构单片机包括:
(1)Atmel AVR系列:包括常见的ATmega系列单片机,如ATmega328、ATmega2560等,这些单片机采用哈佛结构,指令和数据存储分开。
(2)PIC单片机:Microchip Technology的PIC系列单片机,如PIC16、PIC18、PIC32等,也是典型的哈佛结构单片机。
(3)ARM Cortex-M系列:尤其是一些早期的ARM Cortex-M单片机,如Cortex-M0、Cortex-M3等,在结构上采用了哈佛结构。
(4)TI MSP430系列:德州仪器(Texas Instruments)的MSP430系列单片机,也是采用哈佛结构的典型代表。
总的来说,哈佛结构在高速数据处理和内部存储的情况下具有优势,但在连接外围设备或需要外围存储器扩展的情况下可能不太适用。现代的单片机通过内部CACHE的存在,已经在一定程度上统一了哈佛结构和冯·诺依曼结构的优点。