嵌入式微处理器体系结构

冯诺依曼与哈佛结构

 

    冯诺依曼结构式一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。

    处理器执行指令时，先从存储器中取出指令解码，再取出操作数执行运算，即使单条指令也要耗费几个甚至几十个周期，在高速运算时，在传输通道上会出现瓶颈效应。

    CPU通过程序计数器PC提供的地址信息，对存储器进行寻址，找到所需要的指令或数据，然后对指令译码，最后执行指令规定的操作。在这种体系结构中，PC不决定程序流

程；要控制程序流程，则必须修改指令。

    使用冯诺依曼结构的CPU和处理器包括ARM7,MIPS,8086.

 

 

    哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构；是一种并行结构。

    使用哈佛结构的CPU和处理器包括ARM9,ARM10,ARM11，AVR，Z8等.

 

 

CISC与RISC

 

Complex Instruction Set ,CIS

早期，为了提高运算速度和处理效率，人们将越来越多的复杂指令加入到指令系统中，这就形成了CIS。为了在有限的指令长度内实现更多的指令，人们又设计了操作码拓展；

为了达到操作码的先决条件，设计师发明了各种各样的寻址方式。

由于控制字的数量及时钟周期的数目对于每一条指令到可以是不同的。因此，在CISC中很难实现指令流水操作。另外，CISC体系结构对于高效处理器而言是不太合适的。

CISC存在以下一些问题：

1，指令的2/8规律

2，VLSI制造工艺要求CPU控制逻辑的规整性

3，软硬件功能划分

 

Reduced Instruction Set Computer ,RISC

IBM公司的John cocke提出精简指令系统的想法，并与1979年研制出IBM801.

SUN微系统公司SPARC芯片构成工作站，由于RISC具有高性价比，市场占有率不断提高；又因为其以UNIX操作系统为基础，软件移植比较容易，因此其工作站的重点很快从

CISC转移到RISC.

RISC着眼点是在于使计算机的结构更加简单合理，简化指令系统只是手段。