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器交換信息，這其中包括作為輸入信號的采樣數(shù)據(jù)、濾波器系數(shù)和程序指令。例如，如果將保存在存儲器中的2個數(shù)相乘，就需要從存儲器中取3個二進制數(shù)，即2個要乘的數(shù)和1個描述如何去做的程序指令。圖〔a)顯示了一個傳統(tǒng)的微處理器是如何做這項工作的。這被稱為馮?諾依曼結(jié)構(gòu)，是以一位數(shù)學家的名字命名的。馮?諾依曼結(jié)構(gòu)中，只有一個存儲器，通過一條總線來傳送數(shù)據(jù)。乘兩個數(shù)至少需要3個指令周期，即通過總線將這3個數(shù)從存儲器中送到CPU。所以這種結(jié)構(gòu)在面對高速、實時處理時，不可避免地造成總線擁擠。為此，哈佛大學提出了與馮?諾依曼結(jié)構(gòu)完全不同的另一種計算機結(jié)構(gòu)，人們習慣稱之為哈佛結(jié)構(gòu)，如圖(b)所示。它根據(jù)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)指令將存儲器和總線分開。
FONT>因此，總線操作是獨立的，能同時取指令和數(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，可允許同時獲取指令字(來自程序存儲器)和操作數(shù)(來自數(shù)據(jù)存儲器)，而互不干擾。這意味著在一個機器周期內(nèi)可以同時準備好指令和操作數(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)部架起了四通八達的高速公路，保障運算單元及時地取到需要的數(shù)據(jù)，提高運算速度。因此，對DSP來說，內(nèi)部總線是個資源，總線越多，可以完成的功能就越復雜。超級哈佛結(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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