嵌入式系统 - 架构类型

8051 微控制器使用 8 位数据总线。因此，它们最多可以支持 64K 的外部数据存储器和 64K 的外部程序存储器。总的来说，8051 微控制器可以寻址 128K 的外部存储器。

当数据和代码位于不同的内存块中时，该架构称为哈佛架构。如果数据和代码位于同一内存块中，则该架构称为冯·诺伊曼架构。

冯·诺伊曼架构

冯·诺伊曼架构是由计算机科学家约翰·冯·诺伊曼首次提出的。在这种架构中，指令和数据共用一个数据路径或总线。结果，CPU 每次只执行一个操作。它要么从内存中取指令，要么对数据执行读/写操作。因此，指令取数和数据操作不能同时发生，它们共享一个公共总线。

冯·诺伊曼架构支持简单的硬件。它允许使用单个顺序存储器。如今的处理速度远远超过内存访问时间，我们采用少量非常快速的本地处理器内存（缓存）。

哈佛架构为指令和数据提供单独的存储和信号总线。这种架构的数据存储完全包含在 CPU 内，并且无法将指令存储区作为数据访问。计算机使用内部数据总线为程序指令和数据提供单独的内存区域，允许同时访问指令和数据。

程序需要由操作员加载；处理器无法自行启动。在哈佛架构中，无需使两个存储器共享属性。

以下几点将冯·诺伊曼架构与哈佛架构区分开来。

冯·诺伊曼架构	哈佛架构
代码和数据共享单个内存。	代码和数据使用单独的内存。
处理器需要在一个单独的时钟周期内取代码，在另一个时钟周期内取数据。因此它需要两个时钟周期。	由于使用单独的总线访问代码和数据，因此只需要一个时钟周期。
速度更快，因此耗时更少。	速度较慢，因此耗时更多。
设计简单。	设计复杂。

CISC 是复杂指令集计算机。它是一种可以处理大量指令的计算机。

在 20 世纪 80 年代初，计算机设计师建议计算机应该使用更少的指令和简单的结构，以便它们可以在 CPU 内更快地执行，而无需使用内存。此类计算机分类为精简指令集计算机或 RISC。

以下几点区分了 CISC 和 RISC：

CISC	RISC
更大的指令集。易于编程	更小的指令集。难以编程。
考虑到更大的指令集，编译器的设计更简单。	编译器的设计复杂。
许多寻址模式导致复杂的指令格式。	少数寻址模式，固定的指令格式。
指令长度可变。	指令长度可变。
每秒更高的时钟周期数。	每秒较低的时钟周期数。
强调硬件。	强调软件。
控制单元使用微程序单元实现大型指令集。	每个指令都由硬件执行。
执行速度较慢，因为指令需要从内存中读取并由解码单元解码。	执行速度更快，因为每个指令都由硬件执行。
流水线是不可能的。	考虑到单个时钟周期，指令流水线是可能的。

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