计算机体系结构基础1（冯诺依曼结构和哈佛结构）

缺乏、安全感 2022-03-25 04:01 192阅读 0赞

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**冯诺依曼结构和哈佛结构**

哈佛结构是，数据和代码分开存在。

[![wps5749.tmp][]][wps5749.tmp 1]

冯诺依曼结构是在哈佛结构之后提出的，冯诺依曼提出“代码本身也是一种数据”，解决了哈佛结构的一个问题——总线占用资源太多。

冯诺依曼结构是，数据和代码放在一起。

[![wps574A.tmp][]][wps574A.tmp 1]

首先，通过BIOS（Uboot）将硬盘（Flash）中的程序（数据和代码），全部拷贝到RAM。所以此时

RAM内部会分为多个段——代码段，date段，bss段等等。这样相比哈佛结构，就节省了一套外部的数据总线和地址总线。

但是这样也会带来的坏处——速度变慢了。本来数据和代码是分开存储的，他们分别对应“两条高速通道”。现在，数据和代码都放在一起对应“一条高速通道”。

而随着半导体工业的发展，很多东西可以集成到芯片内部。在芯片内部走线比在PCB外部走线成本要低出很多。

也就是说，哈佛结构很适合被设计到芯片内部。而冯诺依曼结构仍然存在于芯片外部。

于是乎，便出现了现在的冯诺依曼和哈佛结构并存的混合式结构：

[![wps575A.tmp][]][wps575A.tmp 1]

这种结构就是目前ARM的结构，将两种结构扬其长，避其短。其中，芯片内部的cache，表示高速缓存（cache一词据说来自法语，难道cache是法国人发明的？哈哈。）

Dcache用来缓存部分代码，icache用来缓存部分数据。只有需要改变时，cache才会到RAM中加载新的数据。所以大部分时间CPU都是通过哈佛结构和cache（高速缓存）通讯，这个速度是非常快的～～

这样在芯片外部，利用冯诺依曼结构，节省了外部的PCB走线资源。

在芯片内部，利用哈佛结构提高了CPU访问数据的速度。可谓是两全其美～～

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