CPU架构体系的区别

现代的CPU基本上归为冯洛伊曼结构（也成普林斯顿结构）和哈佛结构。

冯洛伊曼结构就是我们所说的X86架构，而哈佛结构就是ARM架构。一个广泛用于桌面端（台式/笔记本/服务器/工作站等），一个雄踞移动领域，我们的手持设备（平板\手机用的大多就是他了）。

他们的如区别如下：

一、冯洛伊曼的体系核心是：数据和指令混在一起，统一编址。区分哪些是指令和哪些是数据大致上有以下方法：

　　1、用寄存器和指令周期来区分数据和指令。例如：CS段（codesegment代码段）和DS段（datasegment数据段），前者CPU是认为存放的都是指令，后者CPU认为存放的都是数据；

　　2、通过不同的时间段来区分指令和数据，在取指阶段取出的就是指令，执行阶段取出的就是数据。这个都很好理解吧。

二、哈佛架构的核心是：数据和指令是区分开的。独立编址，就算地址一样，数据也是不一样的。

 

再来讨论下两个架构的效率区别

经过上面的描述，各位已经知道这两个架构的主要区别了。

CPU大致工作如下：取指令、指令译码和执行指令。

指令1至指令3均为存、取数指令，对冯诺伊曼结构处理器，由于取指令和存取数据要从同一个存储空间存取，经由同一总线传输，因而它们无法重叠执行，只有一个完成后再进行下一个。如下图所示：

再来看看哈佛架构的CPU：

 

采用哈佛结构，由于取指令和存取数据分别经由不同的存储空间和不同的总线，使得各条指令可以重叠执行，这样，也就克服了数据流传输的瓶颈，提高了运算速度。 哈佛结构强调了总的系统速度以及通讯和处理器配置方面的灵活性。

下面是对上图的几个引申知识点：

时钟周期也称为振荡周期：CPU无非就是开关闭合电路组成，定义为时钟脉冲的倒数。是计算机中的最基本的、最小的时间单位。
 在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，控制着计算机的工作节奏。时钟频率越高，工作速度就越快。

机器周期：常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一个阶段完成一项工作。每一项工作称为一个基本操作，完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。

指令周期：执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成。指令不同，所需的机器周期也不同。

关系：指令周期通常用若干个机器周期表示，而机器周期时间又包含有若干个时钟周期。

 

注：由于觉得博客不多，没使用搬家功能。这个分类的几篇博客都是在我csdn博客上发表过的原创（如今已不再使用），所以图片右下角就有水印。