Hệ thống nhúng - Kiểu kiến trúc

Các bộ vi điều khiển 8051 hoạt động với bus dữ liệu 8 bit. Vì vậy, chúng có thể hỗ trợ bộ nhớ dữ liệu bên ngoài lên đến 64K và bộ nhớ chương trình bên ngoài tốt nhất là 64k. Nói chung, vi điều khiển 8051 có thể xử lý 128k bộ nhớ ngoài.

Khi dữ liệu và mã nằm trong các khối bộ nhớ khác nhau, thì kiến trúc được gọi là Harvard architecture. Trong trường hợp dữ liệu và mã nằm trong cùng một khối bộ nhớ, thì kiến trúc được gọi làVon Neumann architecture.

Kiến trúc Von Neumann

Kiến trúc Von Neumann lần đầu tiên được đề xuất bởi một nhà khoa học máy tính John von Neumann. Trong kiến trúc này, tồn tại một đường dẫn dữ liệu hoặc bus cho cả lệnh và dữ liệu. Kết quả là CPU thực hiện một hoạt động tại một thời điểm. Nó lấy một lệnh từ bộ nhớ hoặc thực hiện thao tác đọc / ghi trên dữ liệu. Vì vậy, một lệnh tìm nạp và một thao tác dữ liệu không thể xảy ra đồng thời, chia sẻ một bus chung.

Kiến trúc Von-Neumann hỗ trợ phần cứng đơn giản. Nó cho phép sử dụng một bộ nhớ tuần tự, duy nhất. Tốc độ xử lý ngày nay vượt xa thời gian truy cập bộ nhớ rất nhiều và chúng tôi sử dụng một lượng bộ nhớ (cache) cục bộ rất nhanh nhưng nhỏ cho bộ xử lý.

Kiến trúc Harvard

Kiến trúc Harvard cung cấp bộ lưu trữ và bus tín hiệu riêng biệt cho các hướng dẫn và dữ liệu. Kiến trúc này có bộ lưu trữ dữ liệu hoàn toàn nằm trong CPU và không có quyền truy cập vào bộ lưu trữ lệnh dưới dạng dữ liệu. Máy tính có các vùng bộ nhớ riêng biệt cho các lệnh chương trình và dữ liệu bằng cách sử dụng các bus dữ liệu bên trong, cho phép truy cập đồng thời cả lệnh và dữ liệu.

Các chương trình cần thiết để được tải bởi một nhà điều hành; bộ xử lý không thể tự khởi động. Trong kiến trúc Harvard, không cần phải làm cho hai ký ức chia sẻ tài sản.

Kiến trúc Von-Neumann và Kiến trúc Harvard

Những điểm sau đây phân biệt Kiến trúc Von Neumann với Kiến trúc Harvard.

Kiến trúc Von-Neumann	Kiến trúc Harvard
Bộ nhớ duy nhất được chia sẻ bởi cả mã và dữ liệu.	Bộ nhớ riêng biệt cho mã và dữ liệu.
Bộ xử lý cần tìm nạp mã trong một chu kỳ đồng hồ riêng biệt và dữ liệu trong một chu kỳ đồng hồ khác. Vì vậy, nó yêu cầu hai chu kỳ đồng hồ.	Một chu kỳ đồng hồ là đủ, vì các xe buýt riêng biệt được sử dụng để truy cập mã và dữ liệu.
Tốc độ cao hơn, do đó ít tốn thời gian hơn.	Tốc độ chậm hơn, do đó tốn nhiều thời gian hơn.
Đơn giản trong thiết kế.	Phức tạp trong thiết kế.

CISC và RISC

CISC là một máy tính tập hợp lệnh phức tạp. Nó là một máy tính có thể giải quyết một số lượng lớn các lệnh.

Vào đầu những năm 1980, các nhà thiết kế máy tính khuyến cáo rằng máy tính nên sử dụng ít lệnh hơn với cấu trúc đơn giản để chúng có thể được thực thi nhanh hơn nhiều trong CPU mà không cần phải sử dụng bộ nhớ. Những máy tính như vậy được phân loại là Máy tính Bộ Hướng dẫn Giảm hoặc RISC.

CISC và RISC

Những điểm sau đây phân biệt CISC với RISC:

CISC	RISC
Bộ hướng dẫn lớn hơn. Dễ dàng lập trình	Bộ Hướng dẫn nhỏ hơn. Khó lập trình.
Thiết kế trình biên dịch đơn giản hơn, xem xét tập lệnh lớn hơn.	Thiết kế phức tạp của trình biên dịch.
Nhiều chế độ địa chỉ gây ra các định dạng lệnh phức tạp.	Ít chế độ địa chỉ, sửa định dạng lệnh.
Độ dài lệnh có thể thay đổi.	Chiều dài hướng dẫn khác nhau.
Chu kỳ đồng hồ trên giây cao hơn.	Chu kỳ đồng hồ thấp trên giây.
Nhấn mạnh vào phần cứng.	Nhấn mạnh vào phần mềm.
Đơn vị điều khiển thực hiện tập lệnh lớn bằng đơn vị chương trình vi mô.	Mỗi lệnh sẽ được thực thi bởi phần cứng.
Thực thi chậm hơn, vì các lệnh phải được đọc từ bộ nhớ và được giải mã bởi bộ giải mã.	Thực thi nhanh hơn, vì mỗi lệnh sẽ được thực thi bằng phần cứng.
Pipelining là không thể.	Có thể tạo ra các hướng dẫn, xem xét chu kỳ đồng hồ đơn.