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(jìn)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(xiàng)工作的。這被稱為馮?諾依曼結(jié)構(gòu),是以一位數(shù)學(xué)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(shí)時處理時,不可避免地造成總線擁擠。為此,哈佛大學(xué)提出了與馮?諾依曼結(jié)構(gòu)完全不同的另一種計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu),人們習(xí)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(dú)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(jī)器周期內(nèi)可以同時準(zhǔn)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(shí)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(dá)的高速公路,保障運(yùn)算單元及時地取到需要的數(shù)據(jù),提高運(yùn)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(fù)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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