体系结构简介

 所谓“体系结构”，也可以称为“系统结构”，是指程序员在为特定处理器编制程序时所“看到”从而可以在程序中使用的资源及其相互间的关系。

 

    体系结构最为重要的就是处理器所提供的指令系统和寄存器组。指令系统分为CISC（Complex Instruction SetComputer，复杂指令集计算机）和RISC（Reduced Instruction SetComputer，精简指令集计算机）。其中，嵌入式系统中的CPU往往是RISC结构的，至于原因，在后面总结完CISC和RISC之后会给出。ARM核就是RISC结构，由于其在嵌入式系统占的比重比较大，所以ARM几乎成为RISC的代名词了。寄存器组与采用的指令系统是密切相关的，从这一点上考虑，体系结构中最为重要的应该就是指令系统了。

 

   在体系结构中，还有存储器结构。现在有两种：冯·诺依曼结构和哈佛结构。传统的计算机采用冯·诺依曼结构，也称为普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。主要特点是：程序和数据共用一个存储空间；程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置；采用单一的地址及数据总线；程序指令和数据的宽度相同。这样，处理器在执行指令时，必须从存储器中取出指令解码，再取操作数执行运算，即使单条指令也要耗费几个甚至几十个周期，那么，在高速运算的时候，在传输通道上会出现瓶颈效应。目前使用冯·诺依曼结构的MPU和MCU有很多，如Intel8086、ARM公司的ARM7、MIPS公司的MIPS处理器等。Harvard结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构，Harvard结构是一种并行体系结构，主要特点是：程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址、独立访问。与两个存储器相对应的是系统中的4套总线：程序的数据总线和地址总线，数据的数据总线和地址总线。这种分离的程序总线和数据总线可允许在一个机器周期内同时获取指令字和操作数，从而提高了执行速度，使数据的吞吐量提高了1倍。又由于程序和数据存储器在两个分开的物理空间中，因而取指和执行能完全重叠。目前使用Harvard结构的如所有的DSP处理器、Motolora公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ATMEL公司的AVR系列、ARM公司的ARM9等。