兩種CPU體系結(jié)構(gòu)

1、精品文檔你我共享腹有詩(shī)書氣自華哈佛結(jié)構(gòu)和馮諾依曼結(jié)構(gòu)的區(qū)別1、哈佛結(jié)構(gòu)Instructions memoryControlunitDatamemory（英語(yǔ):Harvard architecture是一種將程序指令儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存分開(kāi)的存儲(chǔ)器 結(jié)構(gòu)。中央處理器首先到程序指令儲(chǔ)存器中讀取程序指令內(nèi)容，解碼后得到數(shù)據(jù) 地址，再到相應(yīng)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器中讀取數(shù)據(jù)，并進(jìn)行下一步的操作（通常是執(zhí)行）。程序指令儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存分開(kāi)，數(shù)據(jù)和指令的儲(chǔ)存可以同時(shí)進(jìn)行，可以使指令和 數(shù)據(jù)有不同的數(shù)據(jù)寬度，如 Microchip公司的PIC16芯片的程序指令是14位寬 度，而數(shù)據(jù)是8位寬度。哈佛結(jié)構(gòu)的微處理器通常具有較高的執(zhí)

2、行效率。 其程序指令和數(shù)據(jù)指令分開(kāi) 組織和儲(chǔ)存的，執(zhí)行時(shí)可以預(yù)先讀取下一條指令。目前使用哈佛結(jié)構(gòu)的 中央處理器 和微控制器 有很多，除了上面提到的 Microchip公司的PJC系列芯片，還有摩托羅拉公司 的MC68系列、Zilog公司的 Z8系列、ATMEL公司的AVR系列和安謀公司的ARM9、ARM10和ARM11。2、馮諾伊曼結(jié)構(gòu)(Von Neumann architecture),也稱普林斯頓結(jié)構(gòu)，是一種將程序指令存儲(chǔ) 器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合并在一起的電腦設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)。本詞描述的是一種實(shí)作通用圖靈機(jī)的計(jì)算裝置，以及一種相對(duì)于平行計(jì)算的序列式結(jié)構(gòu)參考模型(refere ntialmodel)。

3、本結(jié)構(gòu)隱約指導(dǎo)了將儲(chǔ)存裝置與中央處理器分開(kāi)的概念，因此依本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出的計(jì)算機(jī)又稱儲(chǔ)存程式型電腦。最早的計(jì)算機(jī)器僅內(nèi)涵固定用途的程式?，F(xiàn)代的某些計(jì)算機(jī)依然維持這樣的 設(shè)計(jì)方式，通常是為了簡(jiǎn)化或教育目的。例如一個(gè)計(jì)算器僅有固定的數(shù)學(xué)計(jì)算程 式，它不能拿來(lái)當(dāng)作文書處理軟件，更不能拿來(lái)玩游戲。若想要改變此機(jī)器的程 式，你必須更改線路、更改結(jié)構(gòu)甚至重新設(shè)計(jì)此機(jī)器。當(dāng)然最早的計(jì)算機(jī)并沒(méi)有 設(shè)計(jì)的那個(gè)可編程化。當(dāng)時(shí)所謂的 重寫程式”很可能指的是紙筆設(shè)計(jì)程式步驟， 接著制訂工程細(xì)節(jié)，再施工將機(jī)器的電路配線或結(jié)構(gòu)改變。而儲(chǔ)存程式型電腦的概念改變了這一切。 借由創(chuàng)造一組指令集結(jié)構(gòu)，并將所 謂的運(yùn)算轉(zhuǎn)化成一串程式指

4、令的執(zhí)行細(xì)節(jié)， 讓此機(jī)器更有彈性。借著將指令當(dāng)成 一種特別型態(tài)的靜態(tài)資料，一臺(tái)儲(chǔ)存程式型電腦可輕易改變其程式，并在程控下 改變其運(yùn)算內(nèi)容。馮 諾伊曼結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)存程式型電腦是互相通用的名詞，其用法，但將于下述。而哈佛結(jié)構(gòu)則是一種將程式資料與普通資料分開(kāi)儲(chǔ)存的設(shè)計(jì)概念 是它并未完全突破馮.諾伊曼架構(gòu)。儲(chǔ)存程式型概念也可讓程式執(zhí)行時(shí)自我修改程式的運(yùn)算內(nèi)容。本概念的設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)之一就是可讓程式自行增加內(nèi)容或改變程式指令的內(nèi)存位置，因?yàn)樵缙诘脑O(shè)計(jì)都要使用者手動(dòng)修改。但隨著索引暫存器與間接位置存取變成硬件結(jié)構(gòu)的必備 機(jī)制后，本功能就不如以往重要了。而程式自我修改這項(xiàng)特色也被現(xiàn)代程式設(shè)計(jì) 所棄揚(yáng)，因?yàn)樗鼤?huì)造成理解

5、與除錯(cuò)的難度，且現(xiàn)代中央處理器的管線與快取機(jī)制 會(huì)讓此功能效率降低。從整體而言，將指令當(dāng)成資料的概念使得組合語(yǔ)言、 編譯器與其他自動(dòng)編程 工具得以實(shí)現(xiàn)；可以用這些 自動(dòng)編程的程式”，以人類較易理解的方式編寫程式 1;從局部來(lái)看，強(qiáng)調(diào)I/O的機(jī)器，例如Bitbit，想要修改畫面上的圖樣，以往 是認(rèn)為若沒(méi)有客制化硬件就辦不到。但之后顯示這些功能可以借由執(zhí)行中編譯” 技術(shù)而有效達(dá)到。此結(jié)構(gòu)當(dāng)然有所缺陷，除了下列將述的馮諾伊曼瓶頸之外，修改程式很可能是非常具傷害性的，無(wú)論無(wú)意或設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。在一個(gè)簡(jiǎn)單的儲(chǔ)存程式型電腦上， 一個(gè)設(shè)計(jì)不良的程式可能會(huì)傷害自己、其他程式甚或是操作系統(tǒng)，導(dǎo)致當(dāng)機(jī)。緩沖區(qū)溢位就是一

6、個(gè)典型例子。而創(chuàng)造或更改其他程式的能力也導(dǎo)致了惡意軟件的 出現(xiàn)。禾用緩沖區(qū)溢位，一個(gè)惡意程式可以覆蓋呼叫堆棧(Call stack)并覆寫程內(nèi)存保護(hù)機(jī)制及其他形式的存取式碼，并且修改其他程式檔案以造成連鎖破壞。 控制可以保護(hù)意外或惡意的程式碼更動(dòng)。出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠(chéng)危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣 不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報(bào)之于陛下也。誠(chéng)宜開(kāi)張圣聽(tīng)，以光 先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其 刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私

7、，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費(fèi)祎、董允等，此皆良實(shí)，志慮忠純，是以先帝簡(jiǎn)拔以遺陛下：愚 以為宮中之事，事無(wú)大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補(bǔ)闕漏，有所廣益。能”是以眾議舉寵為督:將軍向?qū)?，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰 愚以為營(yíng)中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠(yuǎn)小人，此先漢所以興隆也； 親小人，遠(yuǎn)賢臣，此后漢所以傾頹也。 先帝在時(shí), 每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、 靈也。侍中、尚書、長(zhǎng)史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣, 愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計(jì)日而待也臣本布衣，躬耕于南陽(yáng)，茍全性命于亂世，不求聞達(dá)于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉 屈，三顧臣于草廬之中

8、，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于 敗軍之際，奉命于危難之間，爾來(lái)二十有一年矣。先帝知臣謹(jǐn)慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以來(lái)，夙夜憂嘆，恐托付不效，以傷先帝之 明；故五月渡瀘，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，當(dāng)獎(jiǎng)率三軍，北定中原，庶竭駑鈍, 攘除奸兇，興復(fù)漢室，還于舊都。此臣所以報(bào)先帝而忠陛下之職分也。至于斟酌損益，進(jìn)盡 忠言，則攸之、祎、允之任也。愿陛下托臣以討賊興復(fù)之效，不效，則治臣之罪，以告先帝之靈。若無(wú)興德之言，則責(zé) 攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自謀，以咨諏善道，察納雅言，深追先帝遺詔。臣不勝受恩感激。今當(dāng)遠(yuǎn)離，臨表涕零，不知所言。出師表兩漢：諸葛亮先

9、帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠(chéng)危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣 不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報(bào)之于陛下也。誠(chéng)宜開(kāi)張圣聽(tīng)，以光 先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其 刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費(fèi)祎、董允等，此皆良實(shí)，志慮忠純，是以先帝簡(jiǎn)拔以遺陛下：愚 以為宮中之事，事無(wú)大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補(bǔ)闕漏，有所廣益。能”，是以眾議舉寵為督:將軍向?qū)?，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰 愚以為營(yíng)中之事，悉以咨之，必

10、能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠(yuǎn)小人，此先漢所以興隆也； 親小人，遠(yuǎn)賢臣，此后漢所以傾頹也。 先帝在時(shí), 每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、 靈也。侍中、尚書、長(zhǎng)史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣, 愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計(jì)日而待也臣本布衣，躬耕于南陽(yáng)，茍全性命于亂世，不求聞達(dá)于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉 屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于 敗軍之際，奉命于危難之間，爾來(lái)二十有一年矣。先帝知臣謹(jǐn)慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以來(lái)，夙夜憂嘆，恐托付不效，以傷先帝之 明；故五月渡瀘，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，當(dāng)獎(jiǎng)率三軍，北定中原，庶竭駑鈍,