Harvard Architecture Origin, Model, kako deluje

The Harvard arhitektura Gre. 

To pomeni, da je izraz, ki se uporablja za računalniški sistem, ki vsebuje dve ločeni področji: za ukaze ali navodila in za podatke. Zato je glavna funkcija te arhitekture shranjevanje podatkov ločeno in zagotavlja različne signalne poti za navodila in podatke.

Vir: Nessa Los - lastno delo, CC s strani 3.0, commons.Wikimedia

V tej arhitekturi sta lahko oblika in mediji teh dveh segmentov sistema neenakomerna, saj sta obe stranki sestavljeni iz dveh ločenih struktur.

Nekaj ​​primerov Harvard Architecture vključuje prve računalniške sisteme, kjer so lahko programska navodila v mediju, na primer v perforiranih karticah, shranjeni podatki pa so lahko v drugem mediju, na primer v magnetnih trakovih.

[TOC]

Prijave

Ta vrsta arhitekture ima široko aplikacijo v izdelkih za obdelavo video in zvoka. Z vsakim orodjem za obdelavo video in zvoka lahko opazite figuro Harvard Architecture.

Analogne naprave Blackfin Processors so določena naprava, kjer je dosegla svojo glavno uporabo. V drugih izdelkih, ki temeljijo na elektronskih čipih, se pogosto uporablja tudi Harvard Architecture.

Vendar večina računalnikov uporablja von Neumann arhitekturo in za dosego prekrivanja uporablja predpomnilnike CPU.

Izvor

Delo na univerzi Harvard v 40. letih prejšnjega stoletja pod vodstvom Howarda Aikena je ustvarilo izvirni računalnik, ki temelji na štafeti, imenovan Harvard Mark I, ki je izraz, iz katerega nastane koncept Harvard Architecture.

Ta računalnik je za shranjevanje podatkov in navodil uporabil ločene pomnilniške enote. Potem je bil s to arhitekturo pomemben razvoj.

Aiken je pozval k uporabi ločenih spominov za podatke in za programska navodila z ločenimi avtobusi za vsakega.

Originalna Harvard Architecture je običajno shranila navodila v perforirane trakove in podatke v elektromehanskih števcih.

Shranjevanje podatkov teh prvih strojev je bilo popolnoma v centralni obdelovalni enoti. Po drugi strani niso dali dostopa, tako da so bila navodila shranjena kot podatki. Operater je moral naložiti programe.

Harvard arhitektura lahko obdela podatke in hkrati izvaja navodila, ker ima vsak svoj naslovni avtobus.

Model

Za ta model je značilno, da so informacijski avtobusi in shranjevanje fizično ločeni za podatke in programsko kodo.

Vam lahko služi: sestavljeni stroji

Ker avtobusi delujejo samostojno, lahko hkrati pridobimo programske podatke in navodila, s čimer se izboljša hitrost na edinstveni zasnovi avtobusa.

Zato naj bi imel Harvard model večjo zapletenost. Vendar pa se avtobusi neodvisno izogibajo ozkim grlom, ki ga je ustvarila arhitektura von Neumann.

Računalnik je lahko hitrejši za vezje določene zapletenosti, saj se iskanje navodil in dostopa do podatkov ni treba boriti za en sam pomnilniški avtobus.

Za delo obstajata dva naslova pomnilnika. Zato obstaja zapis pomnilnika za strojna navodila in še en pomnilniški zapis za podatke.

Za razliko od von Neumann Architecture, ki uporablja avtobus za premikanje tako navodil kot podatkov pomnilnika, Harvard Architecture uporablja pomnilniško območje za podatke in drugo za navodila.

Spremenjena Harvard Architecture

V trenutnih računalnikih ni razpada pomnilniških področij, ki jih uporabljajo programi in podatki. Zaradi tega bi lahko rekli, da imajo tehnološko arhitekturo von Neumann.

Vendar spremenjena Harvard Architecture služi za zastopanje današnjih računalnikov danes.

Čeprav se trenutne obdelovalne enote delijo pomnilnik, imajo določene elemente, na primer izključna navodila, ki podatke preprečujejo v navodila. Temu pravimo spremenjena Harvard Architecture.

Tako ima spremenjena Harvard Architecture dva ločena avtobusa, enega za kodo in enega za podatke, sam pomnilnik pa je fizično skupni element.

Krmilnik pomnilnika je tam, kjer temelji na spremembah, ker je ta naprava tista, ki upravlja pomnilnik in kako jo je treba uporabiti.

Sodobne modele računalnikov podpira spremenjena Harvard Architecture. Uporabljajo se v mikrokontrolerjih in digitalni obdelavi signalov.

Kako deluje Harvard Architecture?

Harvard Architecture ima različna področja spominskih naslovov za program in za podatke.

To ima za posledico možnost oblikovanja vezja tako, da se lahko vodila in krmilni vezje uporabi za ravnanje s pretokom informacij iz pomnilnika programa in drugega, da se loči pretok informacij v pomnilnik podatkov.

Uporaba ločenih avtobusov pomeni, da je mogoče, da se obnovitev in izvedba programa izvaja brez kakršne koli prekinitve z nekim občasnim prenosom podatkov v podatkovni pomnilnik.

Vam lahko služi: 10 elementov pomembnejšega računalnika

Na primer, v preprosti različici te arhitekture bi lahko enoto za obnovitev programa zasedli z izterjavo naslednjega navodila v programu in vzporedno izvedli operacijo prenosa podatkov, ki bi lahko bila del prejšnjega navodila programa.

Na tej ravni ima Harvard Architecture omejitev, saj na splošno ni mogoče postaviti programske kode v podatkovni pomnilnik in jo izvajati od tam.

Dodatki v arhitekturi

V preprosto obliko Harvard Architecture lahko dodate številne obstoječe različice večjih zapletov.

Pogost dodatek je dodajanje shranjevanja predpomnilnika navodil v programski avtobus programa, ki omogoča enoto za izvajanje navodil za hitrejši dostop do naslednjega koraka programa, ne da bi morali iti v počasnejši pomnilnik, da dobite korak programa Vsakič, ko je to potrebno.

Pomnilniški naslovi

Računalnik s Harvard Architecture ima različna področja podatkovnih naslovov in navodil: naslov enega od navodil ni isto področje kot naslov enega od podatkov.

Naslov Eden od navodil bi lahko vseboval vrednost dvaindvajset bitov, naslov enega od podatkov.

Pomnilniški sistem

Ker imate ločeno pomnilniško območje za navodila in podatke, ki ločite signale in pomnilnik v kodi in podatkovnem pomnilniku, to omogoča hkrati dostop do vsakega pomnilniškega sistema.

Prednosti

- V prenosu je manj možnosti korupcije, saj se podatki in navodila prenašajo z različnimi avtobusi.

- Dodati in navodila so dostopani na enak način.

- Omogoča različne shranjevalne medije za navodila in podatke. Na primer, navodila lahko daste na ekonomski ROM in podatke v drag RAM.

- Oba spomina lahko uporabljata različne velikosti celic, kar učinkovito uporablja vire.

- Obstaja večja pasovna širina spomina, ki je bolj predvidljiva za ločene spomine za navodila in podatke.

Raven zaščite

V sistemih, ki nimajo pomnilniške enote, nudijo dodatno raven zaščite, saj podatkov ni mogoče izvesti, kot da bi bili koda, ki bi sistem izpostavil številnim težavam, kot je prelivanje medpomnilnika.

Vam lahko služi: komercialna programska oprema

Zato je priljubljen pri majhnih integriranih sistemih, kot sta mikrovalovna pečica ali ura.

Večja hitrost

Harvard Architecture lahko prebere navodilo in hkrati omogoča dostop do podatkovnega pomnilnika s hitro hitrostjo.

Ponuja večjo zmogljivost, saj omogoča hkratno pridobivanje podatkov in navodil v ločenih spominih in potuje skozi različne avtobuse.

Harvard arhitektura bo na splošno pomagala računalniku z določeno stopnjo zapletenosti, da deluje hitreje kot von Neumann arhitektura, pod pogojem.

Če omejitve zatičev ali drugih dejavnikov prisilijo uporabo enega samega vodila za dostop do obeh pomnilniških prostorov, bodo takšne prednosti verjetno v veliki meri razveljavljene.

Slabosti

Večja zapletenost in stroški

Težava s Harvard Architecture je njegova velika zapletenost in stroški, saj sta namesto podatkovnega avtobusa zdaj potrebna dva.

Proizvodnja računalnika z dvema avtobusoma je veliko dražja in traja dlje, da ga izdelamo. Za dva avtobusa potrebuje krmilno enoto, kar je bolj zapleteno in katerih razvoj je drag in potrebuje več časa.

To pomeni bolj zapleteno izvedbo za proizvajalce. Potrebuje več zatičev na CPU -ju, bolj zapleteno matično ploščo in je treba podvojiti RAM -čips, pa tudi bolj zapleten dizajn predpomnilnika.

Malo uporabe

Harvard arhitektura se ne uporablja veliko, zato jo je težje izvesti. Zato se redko uporablja zunaj CPU -ja.

Vendar se ta arhitektura včasih uporablja v CPU -ju za ravnanje s svojimi hribi.

Zloraba pomnilniškega prostora

Kadar je prosti prostor v podatkovnem pomnilniku, ga ni mogoče uporabiti za shranjevanje navodil in obratno.

Zato morajo biti posebni spomini, ki so namenjeni vsakemu od njih.

Reference

1. Razlike na seznamu (2019). Razlika med von Neumann in Harvard Architecture? Vzeto od: ListDifferences.com.
2. PC Magazine (2019). Opredelitev: Harvard Architecture. Vzet od: pcmag.com.
3. Ravepedia (2019). Harvard arhitektura. Vzeto od: Ravepedia.com.
4. Scott Thornton (2018). Kakšna je razlika med arhitekturami Von-Neumann in Harvard? Nasveti mikrokontrolerja. Vzet iz: mikrokontrolertips.com.
5. Wikipedia, brezplačna enciklopedija (2019). Harvard arhitektura. Vzeto od: v.Wikipedija.org.
6. Nori programer (2019). Razlika med von Neumann in Harvard Architecture. Vzet od: thecrazyprogrammer.com.