嵌入式系統 - 架構型別

8051 微控制器使用 8 位資料匯流排。因此，它們最多可以支援 64K 的外部資料儲存器和 64K 的外部程式儲存器。總的來說，8051 微控制器可以定址 128K 的外部儲存器。

當資料和程式碼位於不同的記憶體塊中時，該架構稱為哈佛架構。如果資料和程式碼位於同一記憶體塊中，則該架構稱為馮·諾伊曼架構。

馮·諾伊曼架構

馮·諾伊曼架構是由計算機科學家約翰·馮·諾伊曼首次提出的。在這種架構中，指令和資料共用一個數據路徑或匯流排。結果，CPU 每次只執行一個操作。它要麼從記憶體中取指令，要麼對資料執行讀/寫操作。因此，指令取數和資料操作不能同時發生，它們共享一個公共匯流排。

馮·諾伊曼架構支援簡單的硬體。它允許使用單個順序儲存器。如今的處理速度遠遠超過記憶體訪問時間，我們採用少量非常快速的本地處理器記憶體（快取）。

哈佛架構為指令和資料提供單獨的儲存和訊號匯流排。這種架構的資料儲存完全包含在 CPU 內，並且無法將指令儲存區作為資料訪問。計算機使用內部資料匯流排為程式指令和資料提供單獨的記憶體區域，允許同時訪問指令和資料。

程式需要由操作員載入；處理器無法自行啟動。在哈佛架構中，無需使兩個儲存器共享屬性。

以下幾點將馮·諾伊曼架構與哈佛架構區分開來。

馮·諾伊曼架構	哈佛架構
程式碼和資料共享單個記憶體。	程式碼和資料使用單獨的記憶體。
處理器需要在一個單獨的時鐘週期內取程式碼，在另一個時鐘週期內取資料。因此它需要兩個時鐘週期。	由於使用單獨的匯流排訪問程式碼和資料，因此只需要一個時鐘週期。
速度更快，因此耗時更少。	速度較慢，因此耗時更多。
設計簡單。	設計複雜。

CISC 是複雜指令集計算機。它是一種可以處理大量指令的計算機。

在 20 世紀 80 年代初，計算機設計師建議計算機應該使用更少的指令和簡單的結構，以便它們可以在 CPU 內更快地執行，而無需使用記憶體。此類計算機分類為精簡指令集計算機或 RISC。

以下幾點區分了 CISC 和 RISC：

CISC	RISC
更大的指令集。易於程式設計	更小的指令集。難以程式設計。
考慮到更大的指令集，編譯器的設計更簡單。	編譯器的設計複雜。
許多定址模式導致複雜的指令格式。	少數定址模式，固定的指令格式。
指令長度可變。	指令長度可變。
每秒更高的時鐘週期數。	每秒較低的時鐘週期數。
強調硬體。	強調軟體。
控制單元使用微程式單元實現大型指令集。	每個指令都由硬體執行。
執行速度較慢，因為指令需要從記憶體中讀取並由解碼單元解碼。	執行速度更快，因為每個指令都由硬體執行。
流水線是不可能的。	考慮到單個時鐘週期，指令流水線是可能的。

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