冯诺依曼体系结构有什么缺点(冯诺依曼架构和哈佛架构)

1、冯诺依曼架构,也叫普林斯顿架构,其特点是程序空间和数据空间是一体的,数据和程序采用同一数据总线和地址总线。指令和数据地址指向同一个存储器的不同物理位置,指令和数据的宽度相同。由于冯诺依曼架构的指令和数据储存在同一存储器,而且由同一总线进行读写,因而指令和数不能同时进行操作,只能顺序执行。也是这个原因限制了计算机的性能和数据处理速度。

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冯诺依曼架构

采用冯诺依曼架构的优点是硬件简单,最典型的应用便是intel的x86微处理器。冯诺依曼架构芯片采用的是复杂指令集(CISC),复杂指令集可以用一个汇编指令来完成一个复杂的运算,如乘法、乘加、乘减等。这种设计虽然强大,但其内部硬件设计相对复杂,因而会导致功耗的增加。

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2、哈佛架构,其特点则是数据和程序分别存放,存储器分为数据存储器和程序存储器,同时,总线则分为程序存储器的数据总线和地址总线以及数据存储器的数据总线和地址总线。这种总线方式也为同时对数据和程序进行操作提供了可能,因而哈佛结构具有较高的执行效率。同时,由于指令和数据分开存放,因而指令和数据可以有不同的宽度。

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哈佛架构

目前,采用哈佛架构的芯片以DSP和ARM为代表。哈佛架构芯片采用的是精简指令集(RISC),精简指令集相对于复杂指令集的汇编指令会少很多。但对于复杂的运算,复杂指令集可能一条指令便可实现,而精简指令集则需要多条汇编指令才能实现。

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精简指令集和复杂指令集的比较

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