普林斯頓結構 VS 哈佛結構

1. 馮·諾依曼結構

    馮·諾依曼結構，又稱為普林斯頓體繫結構，是一種將程式指令儲存空間和資料存放區器合并在一起的儲存空間結構。取指令和取運算元都在同一匯流排上，通過分時複用的方式進行；缺點是在高速運行時，不能達到同時取指令和取運算元，從而形成了傳輸過程的瓶頸。由於程式指令儲存地址和資料存放區地址指向同一個儲存空間的不同物理位置，因此程式指令和資料的寬度相同，如英特爾公司的8086中央處理器的程式指令和資料都是16位寬。

    目前使用馮·諾依曼結構的CPU和微控制器有很多。其中包括英特爾公司的8086及其他CPU，TI的MSP430處理器，ARM公司的ARM7，MIPS公司的MIPS處理器。

 

2. 哈佛結構

    哈佛結構是一種將程式指令儲存和資料存放區分開的儲存空間結構，它的主要特點是將程式和資料存放區在不同的儲存空間中，即程式儲存空間和資料存放區器是兩個獨立的儲存空間，每個儲存空間獨立編址、獨立訪問，目的是為了減輕程式運行時的訪存瓶頸。

    ，哈佛結構的電腦由CPU、程式儲存空間和資料存放區器組成，程式儲存空間和資料存放區器採用不同的匯流排，從而提供了較大的儲存空間頻寬，使資料的移動和交換更加方便，尤其提供了較高的數字訊號處理效能。

    目前使用哈佛結構的中央處理器和微控制器有很多，除了上面提到的Microchip公司的PIC系列晶片，還有摩托羅拉公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ATMEL公司的AVR系列和安謀公司的ARM9、ARM10和ARM11。

 

3. 總結

    隨著CPU設計的發展，流水線的增加，指令和資料的互斥讀取影響CPU指令執行的scale程度。哈佛結構中資料存放區器與程式碼儲存空間分開，各自有自己的資料匯流排與地址匯流排，取運算元與取指令能同時進行。但這是需要CPU提供大量的資料線，因而很少使用哈佛結構作為CPU外部構架來使用。對於CPU內部，通過使用不同的資料和指令cache，可以有效提高指令執行的效率，因而目前大部分電腦體系都是在CPU內部的使用哈佛結構，在CPU外部使用馮·諾依曼結構。