hardware - 冯诺依曼VS哈佛建筑

Question

为什么在设计个人计算机时，基于冯诺依曼架构的计算机架构优于哈佛架构；而哈佛架构用于设计基于微机的计算机系统和基于DSP的计算机系统？

Answer 1

目前用于 PC 的 CPU 设计同时具有哈佛和冯诺依曼元素（尽管更多的是冯诺依曼）。

如果您查看 L1 缓存，您会发现在 AMD、ARM 和 Intel 系统中，您有指令 L1 缓存和数据 L1 缓存，它们可以独立和并行访问。那是哈佛的部分。但是，在 L2、L3 或 DRAM 中，数据和代码是混合的。那是冯诺依曼的部分。

那么，为什么 PC 不采用纯哈佛架构呢？我的观点是，这没有意义。如果您分析主要的大多数应用程序，您会发现L1 指令缓存未命中率非常小。这意味着通常代码大小不是问题。所以为代码设计一个完全独立的路径是没有意义的。数据可以变得非常大，但代码却不能。

在 DSP 中，使用单独的代码和数据路径是有意义的。这是因为 DSP 的工作主要是在“流数据”上，这意味着对缓存的需求相当小。DSP代码也可以包含增加代码大小的预先计算的系数。因此，数据大小和代码大小之间存在平衡，这意味着使用哈佛架构是有意义的。

Answer 2

冯诺依曼架构与哈佛架构的根本区别在于，虽然在哈佛架构中，指令存储器与数据存储器不同，但在冯诺依曼架构中它们是相同的。这反映了个人电脑（程序与数据从同一介质存储和读取，通常是磁盘和 RAM）和微控制器（程序存储在非易失性存储器中，数据存储在易失性存储器中）的实际情况）。