【系统架构设计师】计算机组成与体系结构 ② ( 计算机组成结构 - 冯诺依曼结构、哈佛结构 | 嵌入式芯片概念 - DSP、SoC、MPU、MCU | 体系结构分类之外的芯片 - FGPA、GPU )

一、计算机组成结构

冯诺依曼结构 : 指令存储器 和 数据存储器 合并在一起 ;

• 常用于 PC 处理器 , 如 : 家用办公电脑上的 i3、i5、i7 处理器 ;
• 指令 和 数据 存储在一起 ;
• 指令 和 数据 通过 相同的总线传输 , 2 条总线 , 数据总线 和 地址总线 ;

2、哈佛结构

哈佛结构 : 程序指令 和 数据 分开存储在 两个独立的 存储空间中 , 每个存储器都 独立编址 、独立访问 , 这是一种 并行体系结构 ;

• 常用于 嵌入式系统处理器 领域 , 如 : DSP 芯片 ;
• 指令 和 数据 分开存储 , 可同时并行读取 , 吞吐率高 ;
• 指令 和 数据 通过 不同的总线传输 , 4 条总线 , 2 条数据总线 和 2 条地址总线 ;

二、嵌入式芯片概念 - DSP、SoC、MPU、MCU

嵌入式芯片的几个概念 :

• DSP : Digital Signal Processor , 数字信号处理器 , 是专门用于 处理数字信号 的 微处理器 , 主要用于 实时快速实现 数字信号处理 算法 , 如 : 音频处理 , 雷达信号处理 , 基站信号处理 等 ;
• SoC : System on Chip , 片上系统 , 为了 完成某项工作 而将需要的 若干 软件、硬件 集成到一块芯片上 , 是有 输入、输出、CPU、存储器、等完整功能的系统 , 可以理解为一台专门处理某项工作的小型电脑 ;
• MPU : 是 CPU 的缩小版本 , 用于控制嵌入式微型计算机的部件 ;
• MCU : Microcontroller Unit 控制单元 , 又称为 单片机 / 单片微型计算机 , 在一个芯片上集成了 CPU、内存、存储器、USB、UART等接口 , 是一个芯片级的计算机 , 可以理解为小型电脑 , 可以安装不同的软件实现不同的功能 ;

MCU 与 SoC 的区别 : SoC 只能实现单一功能 , MCU 可实现不同的功能 ;

三、体系结构分类之外的芯片 - FGPA、GPU

FGPA 是 现场可编程门阵列 ( Field Programmable Gate Array ) , 是一种 电路结构 , 没有体系结构分类 , 既不是 冯诺依曼结构 , 也不是 哈佛结构 ;

GPU 是 图形处理器 , 用于显卡中 , 也没有体系结构划分 , 既不是 冯诺依曼结构 , 也不是 哈佛结构 ;

只有 CPU 处理器 才考虑体系结构划分 ;