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[操作系统]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

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——总线暂用资源太多。

冯诺依曼结构是,数据和代码放在一起。

wps574A.tmp

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

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~~