冯·诺伊曼与哈佛建筑

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体系结构优于哈佛体系结构;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

当前用于PC的CPU设计同时具有Harvard和Von Neumann元素（更多Von Neumann虽然）。

如果你看看L1缓存，你会发现在AMD，ARM和Intel系统中你有指令L1缓存和数据L1缓存，可以独立和并行访问。这是哈佛部分。但是，在L2，L3或DRAM中，数据和代码是混合的。那就是 Von Neumann部分。

那么为什么PC不采用纯粹的哈佛架构呢？我的意见是它没有意义。如果您对大多数应用程序进行概要分析，您会发现 L1指令高速缓存未命中率非常小。这意味着通常代码大小不是问题。因此，为代码设计完全独立的路径是没有意义的。数据可能会变得非常大，但代码却无法实现。

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的主要工作是“流数据”，这意味着对缓存的需求相当小。此外，DSP代码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

Von Neumann架构与哈佛架构的根本区别在于，在哈佛架构中，指令存储器与数据存储器不同，在Von Neumann中它们是相同的。这反映了PC的实际现实（其中程序存储和读取与数据相同的介质，通常是磁盘和RAM）和微控制器（其中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） ）。