嵌入式系统基础知识------之嵌入式微处理器体系结构（1.2)

1.2 嵌入式微处理器体系结构

1.2.1  冯诺依曼与哈弗结构

1、冯诺依曼结构

也称为普林斯顿结构，即程序将指令存储器和数据存储器合并在一起的存储结构，程序与数据公用1个存储空间，只是程序指令存储地址与数据存储地址指向同一存储器的不同物理地址；采用单一的地址及数据总线，程序指令与数据的宽度相同，在告诉运算时，传输通道上存在着瓶颈效应。

主要包括：英特尔的8086，ARM7、MIPS等微控制器

2、哈佛结构，即将程序指令存储器和数据存储分开的存储结构，该结构是一种并行的结构，将程序与数据存储在不同的存储空间，程序存储器与数据存储器是分开的，每个存储器独立编址，独立访问，与两个存储器相对应的是4套总线：程序的数据总线与地址在总线，地址的数据总线与地址总线，提高了执行速度，使的数据的吞吐率提高了1倍，并且取指与执行可以完全重叠。

使用该结构：所有的DSP、Z8、AVR系列、ARM9、ARM10和ARM11

1.2.2 CISC与RISC

1、复杂指令集计算机

在以前的基础上，为了提高运算速度，人们将越来越多的复杂指令加入到指令系统中，从而形成了复杂指令集的计算机系统。

1.2.3 流水线技术

即将一条指令分解成一连串执行的子过程。在CPU中，把一条指令的串行执行子过程，变为若干条指令的子过程在CPU中重叠执行，即指令的流水线思想。如果能做到每条指令分解为m个子过程，且每个子过程的执行时间一样，则利用流水线技术，可将一条指令的执行时间有原来的T缩短为T/m.

1、流水线的基本概念

2、流水线技术的特点 

（1 ）流水线可以分成若干条相互联系的子过程；

（2 ） 实现子过程的功能所需要的时间尽可能相等；

（3 ）行程流水线，需要准备一段时间；

（4 ）指令流发生不能顺序执行时，会使流水线过程中断，再形成流水线过程则需要时间。

3、流水线结构的分类

（1 ）按完成的功能分类  ： 单功能流水线   多功能流水线

（ 2 ）按同一时间内隔段时间之间的链接方式分类   静态流水线  动态流水线

（3 ）按数据表示分类   标量流水线处理器  向量流水线处理器

4、流水线处理机的主要指标

（1  ）吞吐率

是指单位时间内流水线处理机流出的结果数。对指令而言就是单位时间内执行的指令数，如果流水线的子过程所需要的时间不一样长，则吞吐率P应为最长子子过程的倒数，即：

P = 1/max{△t1,△t2,.....,△tm}

（2 ）建立时间

流水线开始工作的时候，需要经过一定的时间才能达到最大吞吐率，这就是建立时间。若m个子过程时间一样，则建立的时间T0 = m△t0。

1.2.4 信息存储的字节顺序

1、大端和小端存储法

2、可移植性问题

3、通信中的存储顺序问题

4、数据格式的存储顺序