哈佛結(jié)構(gòu),哈佛結(jié)構(gòu)是什么意思
哈佛結(jié)構(gòu),哈佛結(jié)構(gòu)是什么意思
在DSP算法中，最大量的工作之一是與存儲(chǔ)器交換信息，這其中包括作為輸入信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)、濾波器系數(shù)和程序指令。例如，如果將保存在存儲(chǔ)器中的2個(gè)數(shù)相乘，就需要從存儲(chǔ)器中取3個(gè)二進(jìn)制數(shù)，即2個(gè)要乘的數(shù)和1個(gè)描述如何去做的程序指令。圖〔a)顯示了一個(gè)傳統(tǒng)的微處理器是如何做這項(xiàng)工作的。這被稱為馮?諾依曼結(jié)構(gòu)，是以一位數(shù)學(xué)家的名字命名的。馮?諾依曼結(jié)構(gòu)中，只有一個(gè)存儲(chǔ)器，通過一條總線來傳送數(shù)據(jù)。乘兩個(gè)數(shù)至少需要3個(gè)指令周期，即通過總線將這3個(gè)數(shù)從存儲(chǔ)器中送到CPU。所以這種結(jié)構(gòu)在面對高速、實(shí)時(shí)處理時(shí)，不可避免地造成總線擁擠。為此，哈佛大學(xué)提出了與馮?諾依曼結(jié)構(gòu)完全不同的另一種計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，人們習(xí)慣稱之為哈佛結(jié)構(gòu)，如圖(b)所示。它根據(jù)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)指令將存儲(chǔ)器和總線分開。
FONT>因此，總線操作是獨(dú)立的，能同時(shí)取指令和數(shù)據(jù)，提高了速度。目前DSP內(nèi)部一般采用的是哈佛結(jié)構(gòu)，它在片內(nèi)至少有4套總線：程序的數(shù)據(jù)總線，程序的地址總線，數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)的地址總線。這種分離的程序總線和數(shù)據(jù)總線，可允許同時(shí)獲取指令字(來自程序存儲(chǔ)器)和操作數(shù)(來自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)，而互不干擾。這意味著在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)可以同時(shí)準(zhǔn)備好指令和操作數(shù)。有的DSP芯片內(nèi)部還包含有其他總線，如DMA總線等，可實(shí)現(xiàn)單周期內(nèi)完成更多的工作。這種多總線結(jié)構(gòu)就好像在DSP內(nèi)部架起了四通八達(dá)的高速公路，保障運(yùn)算單元及時(shí)地取到需要的數(shù)據(jù)，提高運(yùn)算速度。因此，對DSP來說，內(nèi)部總線是個(gè)資源，總線越多，可以完成的功能就越復(fù)雜。超級(jí)哈佛結(jié)構(gòu)(super Harvard architecture，縮寫為SHARC)如圖(c)所示，它在哈佛結(jié)構(gòu)上增加了指令cache(緩存)和專用的I/O控制器。
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