Архитектура Гарварда

• Определение и история Гарвардской архитектуры

  • Гарвардская архитектура — это архитектура с отдельными хранилищами для команд и данных. 
  • Часто сравнивается с архитектурой фон Неймана, но имеет различия в доступе к памяти. 
  • Используется в обработке данных в реальном времени и в приложениях с низким энергопотреблением. 

• Происхождение термина

  • Термин «гарвардская архитектура» возник в контексте разработки микроконтроллеров. 
  • Изначально применялся ретроспективно к гарвардским машинам и затем к RISC-микропроцессорам. 
  • Утверждается, что термин «гарвардская архитектура» не является результатом работы в Гарварде. 

• Сравнение с архитектурой фон Неймана

  • В архитектуре фон Неймана инструкции и данные хранятся в одной памяти. 
  • Гарвардская архитектура позволяет центральному процессору одновременно считывать команды и данные. 
  • Гарвардская архитектура имеет отдельные адресные пространства для команд и данных. 

• Модификации Гарвардской архитектуры

  • Модифицированная гарвардская архитектура ослабляет разделение между командами и данными. 
  • Включает кэши команд и данных с общим адресным пространством. 
  • Некоторые микроконтроллеры используют модифицированную гарвардскую архитектуру для доступа к памяти команд как к данным. 

• Скорость и эффективность

  • Современные процессоры сочетают элементы гарвардской и фон Неймановской архитектуры. 
  • Гарвардская архитектура эффективна при обращении к кэшу, но ограничена хранением повторяющихся данных. 
  • Процессоры часто имеют буферы записи для продолжения работы после записи в некэшированные области. 

• Современное использование

  • Гарвардская архитектура используется в приложениях, где экономия затрат и электроэнергии важнее, чем кэширование. 
  • DSP и микроконтроллеры используют преимущества гарвардской архитектуры для оптимизации обработки данных. 
  • Некоторые процессоры имеют несколько блоков памяти для облегчения обработки SIMD и VLIW.