- Programos
- Kilmė
- Modelis
- Modifikuota Harvardo architektūra
- Kaip veikia Harvardo architektūra?
- Priedai architektūroje
- Atminties adresai
- Atminties sistema
- Privalumas
- Apsaugos lygis
- Didesnis greitis
- Trūkumai
- Didesnis sudėtingumas ir kaina
- Mažas naudojimas
- Piktnaudžiavimas atminties vieta
- Nuorodos
Harvardo architektūra yra kompiuterio, kuriame duomenys ir nurodymai programos yra įsikūręs atskirose ląstelių atminties, kuri gali būti sprendžiami nepriklausomai konfigūracija.
Tai yra, terminas, naudojamas kompiuterinei sistemai, susidedanti iš dviejų atskirų sričių: komandoms ar instrukcijoms ir duomenims. Todėl pagrindinė šios architektūros funkcija yra saugoti duomenis fiziškai atskirtus, nurodant skirtingus signalų kelius instrukcijoms ir duomenims.
Šaltinis: Iš Nessa los - Nuosavas darbas, CC BY-SA 3.0, commons.wikimedia
Šioje architektūroje šių dviejų sistemos segmentų formatas ir laikmenos gali būti nevienodi, nes abi dalys yra sudarytos iš dviejų atskirų struktūrų.
Kai kurie Harvardo architektūros pavyzdžiai apima ankstyvas kompiuterines sistemas, kai programos instrukcijos galėtų būti vienoje laikmenoje, pavyzdžiui, perforatorių kortelėse, o saugomi duomenys galėtų būti kitoje laikmenoje, pavyzdžiui, magnetinėse juostose.
Programos
Ši architektūros rūšis plačiai taikoma vaizdo ir garso apdorojimo produktuose. Su kiekvienu vaizdo ir garso apdorojimo įrankiu galima pamatyti Harvardo architektūros figūrą.
Analoginiai įrenginiai „Blackfin“ procesoriai yra pagrindinis prietaisas, kuriame jis buvo naudojamas. Kituose elektroniniuose lustų pagrindu gamintuose produktuose taip pat plačiai naudojama Harvardo architektūra.
Tačiau dauguma kompiuterių naudoja von Neumann architektūrą ir naudoja CPU talpyklas, kad būtų sutapta.
Kilmė
Darbas, padarytas Harvardo universitete 1940 m., Vadovaujant Howardui Aikenui, sukūrė originalų relės pagrindu sukurtą kompiuterį, vadinamą Harvardo ženklu I, kuris yra terminas, iš kurio kilo Harvardo architektūros samprata.
Šis kompiuteris duomenims ir instrukcijoms saugoti naudojo atskirus atminties blokus. Tada ši architektūra pastebimai pasikeitė.
Aikenas ragino naudoti atskirus atsiminimus duomenims ir programos instrukcijoms, su atskirais autobusais kiekvienam.
Originalioje Harvardo architektūroje paprastai buvo saugomos instrukcijos apie perforuotas juostas ir duomenys apie elektromechaninius skaitiklius.
Šių ankstyvųjų mašinų duomenys buvo saugomi tik centriniame procesoriuje. Kita vertus, jie nesuteikė prieigos, kad instrukcijos būtų saugomos kaip duomenys. Operatorius turėjo įkelti programas.
Harvardo architektūra gali apdoroti duomenis ir vykdyti instrukcijas tuo pačiu metu, nes kiekvienas iš jų turi savo adresų magistralę.
Modelis
Šis modelis pasižymi tuo, kad informacinės magistralės ir saugykla yra fiziškai atskirtos duomenims ir programos kodui.
Kadangi autobusai veikia autonomiškai, duomenis ir programos instrukcijas galima gauti tuo pačiu metu, taip padidinant greitį, palyginti su vienos autobuso konstrukcija.
Todėl Harvardo modelis pasirodo sudėtingesnis. Tačiau turėdami autobusus savarankiškai išvengsite fon Neumanno architektūros sukurtos kliūties.
Kompiuteris gali būti greitesnis tam tikro sudėtingumo grandinei, nes ieškant instrukcijų ir pasiekiant duomenis nereikia kovoti už vieną atminties magistralę.
Norėdami dirbti, turite du atminties adresus. Todėl yra atminties registras mašinų instrukcijoms ir kitas atminties registras duomenims.
Skirtingai nuo von Neumanno architektūros, kuri naudoja magistralę tiek instrukcijoms, tiek duomenims perkelti į atmintį, Harvardo architektūra naudoja vieną atminties sritį duomenims, kitą - instrukcijoms.
Modifikuota Harvardo architektūra
Šiuolaikiniuose kompiuteriuose nėra fiziškai išskaidytų programų ir duomenų naudojamų atminties sričių. Dėl šios priežasties galima sakyti, kad technologiškai jie turi Von Neumanno architektūrą.
Tačiau modifikuota Harvardo architektūra geriausiai atspindi šių dienų kompiuterius.
Nors dabartiniai duomenų apdorojimo įrenginiai dalijasi atmintimi, jie turi tam tikrų elementų, tokių kaip unikalios instrukcijos, kurie neleidžia duomenims susipainioti su instrukcijomis. Tai vadinama modifikuota Harvardo architektūra.
Taigi, modifikuotoje Harvardo architektūroje yra du atskiri magistraliai - vienas kodui ir kitas duomenims, tačiau pati atmintis yra fiziškai bendrai naudojamas elementas.
Atminties valdiklis yra tas, kuriame yra pakeitimas, nes šis įrenginys tvarko atmintį ir kaip ją naudoti.
Šiuolaikinius kompiuterių dizainus palaiko modifikuota Harvardo architektūra. Jie naudojami mikrovaldikliuose ir skaitmeniniam signalų apdorojimui.
Kaip veikia Harvardo architektūra?
Harvardo architektūra turi skirtingas programos ir duomenų atminties adresų sritis.
Tai lemia galimybę suplanuoti grandinę taip, kad magistralė ir valdymo grandinė galėtų būti naudojama informacijos srautams iš programos atminties valdyti, o atskira - informacijos srautui į duomenų atmintį valdyti.
Atskirų magistralių naudojimas reiškia, kad programą galima atkurti ir vykdyti be trukdžių, retkarčiais perduodant duomenis į duomenų atmintį.
Pvz., Paprastoje šios architektūros versijoje programos atkūrimo blokas gali būti užsiėmęs gavęs kitą komandą programos seka ir lygiagrečiai atlikdamas duomenų perdavimo operaciją, kuri galėjo būti ankstesnės programos instrukcijos dalis. .
Šiame lygmenyje Harvardo architektūra turi apribojimą, nes paprastai neįmanoma įkelti programos kodo į duomenų atmintį ir vykdyti jo iš ten.
Priedai architektūroje
Prie paprastos Harvardo architektūros formos galima pridėti daug sudėtingesnių esamų variantų.
Įprastas papildymas yra komandos talpyklos pridėjimas prie programos duomenų magistralės, leidžiant instrukcijų vykdymo blokui greičiau pasiekti kitą programos veiksmą, nereikia pereiti prie lėtesnės atminties, kad patektumėte į žingsnį. programos kiekvieną kartą, kai to reikalaujama.
Atminties adresai
Harvardo architektūros kompiuteryje yra skirtingos instrukcijų ir duomenų adresų sritys: instrukcijos adresas nėra tas pats, kas duomenų adresas.
Nurodymo adresas gali būti dvidešimt keturių bitų reikšmė, o duomenų adresas gali nurodyti aštuonių bitų baitą, kuris nėra tos dvidešimt keturių bitų vertės dalis.
Atminties sistema
Kadangi instrukcijoms ir duomenims yra atskira atminties sritis, atskirianti signalus ir kodo bei duomenų saugojimą atmintyje, tai suteikia prieigą prie kiekvienos atminties sistemos vienu metu.
Privalumas
- Perdavimo metu yra mažiau korupcijos tikimybės, nes duomenys ir instrukcijos yra perduodami skirtingais autobusais.
- Duomenys ir instrukcijos prieinami tokiu pačiu būdu.
- Leidžia skirtingas instrukcijas ir duomenis kaupiančias laikmenas. Pvz., Instrukcijas galite sudėti į nebrangų ROM, o duomenis į brangią RAM.
- Dviejose atmintyse gali būti naudojami skirtingi ląstelių dydžiai, taigi veiksmingai naudojami ištekliai.
- Jis turi didesnį atminties pralaidumą, kurį geriau nuspėti turint atskirus atmintį instrukcijoms ir duomenims.
Apsaugos lygis
Sistemose, kuriose nėra atminties valdymo bloko, ji siūlo papildomą apsaugos lygį, nes duomenys negali būti paleidžiami kaip kodas, todėl sistemai gali kilti daugybė problemų, tokių kaip buferio perpildymas.
Štai kodėl jis yra populiarus tarp mažų įterptųjų sistemų, tokių kaip mikrobangų krosnelė ar laikrodis.
Didesnis greitis
Harvardo architektūra gali greitai skaityti nurodymą ir kartu pasiekti duomenų atmintį.
Jis siūlo didesnį našumą, nes leidžia tuo pačiu metu gauti duomenis ir instrukcijas saugoti atskiruose prisiminimuose ir keliauti skirtingais autobusais.
Harvardo architektūra paprastai padės tam tikro sudėtingumo kompiuteriui veikti greičiau nei „Von Neumann“ architektūra, jei nereikia dalintis ištekliais tarp kodo ir duomenų atminties.
Jei kaiščių apribojimai ar kiti veiksniai verčia naudoti vieną magistralę prieigai prie abiejų atminties vietų, šie pranašumai greičiausiai bus panaikinti.
Trūkumai
Didesnis sudėtingumas ir kaina
Harvardo architektūros problema yra didelis jos sudėtingumas ir kaina, nes vietoj vienos duomenų magistralės dabar reikalingos dvi.
Dviejų magistralių kompiuterio gamyba yra daug brangesnė ir užtrunka ilgiau. Tam reikia dviejų autobusų valdymo bloko, kuris yra sudėtingesnis, reikalaujantis daug laiko ir brangus.
Tai reiškia sudėtingesnį įgyvendinimą gamintojams. Tam reikia daugiau procesoriaus kaiščių, sudėtingesnės pagrindinės plokštės ir būtinybės kopijuoti RAM lustus, taip pat sudėtingesnės talpyklos projekto.
Mažas naudojimas
Harvardo architektūra nėra plačiai naudojama, todėl ją sunkiau įgyvendinti. Štai kodėl jis retai naudojamas ne procesoriuje.
Tačiau ši architektūra kartais naudojama centriniame procesoriuje, kad būtų galima valdyti talpyklas.
Piktnaudžiavimas atminties vieta
Kai duomenų atmintyje yra laisvos vietos, jos negalima naudoti instrukcijoms laikyti ir atvirkščiai.
Todėl gaminant turi būti kruopščiai suderinti tam tikri prisiminimai, skirti kiekvienam iš jų.
Nuorodos
- Sąrašo skirtumai (2019). Skirtumas tarp Von Neumanno ir Harvardo architektūros? Paimta iš: listdifferences.com.
- Žurnalas „PC“ (2019 m.). Apibrėžimas: Harvardo architektūra. Paimta iš: pcmag.com.
- „Techopedia“ (2019 m.). Harvardo architektūra. Paimta iš: ribapedia.com.
- Scotas Thorntonas (2018 m.). Kuo skiriasi Von-Neumann ir Harvardo architektūros? Mikrokontrolerių patarimai. Paimta iš: microcontrollertips.com.
- Vikipedija, nemokama enciklopedija (2019). Harvardo architektūra. Paimta iš: en.wikipedia.org.
- Pašėlęs programuotojas (2019). Skirtumas tarp Von Neumanno ir Harvardo architektūros. Paimta iš: thecrazyprogrammer.com.