Архитектура фон Неймана и Гарварда: разница и сравнение

Архитектура компьютеров требуется перед проектированием компьютера. Дизайн помогает узнать отрицательные и положительные стороны компьютеров.

Лазейки также известны заранее, и, следовательно, также может быть известен бюджет производителя. Таким образом, архитектура микрокомпьютеров бывает многих типов, и два из них — фон Неймана и Гарвардская архитектура.

Основные выводы

1. Архитектура фон Неймана использует одну память для хранения данных и инструкций, в то время как архитектура Гарварда использует отдельные памяти.
2. Гарвардская архитектура обеспечивает более быстрое выполнение инструкций за счет одновременной выборки данных и инструкций, в то время как архитектура фон Неймана может иметь проблемы с узкими местами.
3. Архитектура фон Неймана проще и экономичнее, а архитектура Гарварда более сложна и эффективна.

Фон Нейман против архитектуры Гарварда

Разница между Фон Нейманом и Гарвардской архитектурой заключается в том, что они оба имеют разную архитектуру. ЦП фон Неймана имеет одно соединение с памятью. С другой стороны, в Гарвардской архитектуре ОЗУ и ПЗУ соединены по-разному. Требования к аппаратному обеспечению в Фон Неймане меньше по сравнению с Гарвардской архитектурой. Гарвард быстрее по сравнению с архитектурой фон Неймана.

Архитектура фон Неймана также известна как Принстонская архитектура. Архитектура была впервые разработана в . Это дизайн микрокомпьютера, который является цифровым компьютером.

Компонентами этой конструкции являются центральный процессор, который состоит из арифметического и процессорного блоков, а также блока управления. Он также имеет хранилище для хранения данных и инструкций, а также дополнительное хранилище.

Гарвардская архитектура — это дизайн, получивший свое название от знака Гарварда. Этот дизайн является современным дизайном. Дизайн противоречит Энн. Гарвардская архитектура с раздельным блоком ПЗУ и ОЗУ.

Этот Гарвард также нуждается в оборудовании в большем количестве. Тем не менее, в этой конструкции требуется процессор, поскольку сам компьютер не может инициализировать какую-либо функцию.

Сравнительная таблица

Параметры сравнения	Фон Нейман	Гарвард Архитектура
Определение	Фон Нейман - это конструкция компьютеров, которая проста и использует одно соединение с памятью.	Гарвардская архитектура — это современный дизайн с отдельными ОЗУ и ПЗУ.
Дизайн	Дизайн прост и использует один и тот же путь для получения инструкций и хранения данных.	Конструкция сложна по сравнению с фон Нейманом, так как имеет отдельные подключения к ОЗУ и ПЗУ.
Аппаратные средства	Требования к оборудованию меньше по сравнению с Гарвардской архитектурой.	Аппаратное обеспечение требуется больше в Гарвардской архитектуре по сравнению с фон Нейманом.
Скорость	Скорость процессоров меньше по сравнению с гарвардской архитектурой.	У Гарварда больше скорости. Компьютеру, разработанному на основе Гарвардской архитектуры, требуется больше места.
Физическое пространство	Компьютеры фон Неймана требуют меньше физического пространства по сравнению с компьютерами Гарвардской архитектуры.	В Гарвардской архитектуре требуется больше физического пространства.
Внутренняя память	Внутренняя память не расходуется впустую, так как память и программы занимают одно и то же пространство.	Внутренняя память Гарварда где-то тратится впустую, поскольку память инструкций и память данных не могут использовать одно и то же пространство.
Инструкции по запуску	Инструкции по выполнению могут быть взяты либо из сохраненной программы, либо из данных инструкций. Таким образом, оба не могут быть приняты вместе.	Инструкции по выполнению сложны и немного медленны, поскольку ввод и программные инструкции, хранящиеся в программе, выполняются одновременно.

Что такое архитектура фон Неймана?

Фон Нейман — это конструкция вычислительной машины, использовавшаяся в старые времена. Многие простые компьютеры до сих пор используют конструкцию фон Неймана для производства компьютеров, которые используются для простоты или для обучения других.

Старая версия программы была очень громоздкой, и в случае какой-либо ошибки всю систему приходилось перемонтировать и заново проходить проектирование. Это было очень долго и дорого. Через некоторое время версия эволюционировала.

Архитектура фон Неймана — это компьютер, который не может одновременно обрабатывать сохраненные данные и инструкцию. Этот недостаток заключался в том, что сохраненные данные и инструкция имеют один и тот же путь ввода.

Это также замедляет скорость работы компьютера, поскольку архитектура часто упоминается как узкие места.

Архитектура Фон Неймана проста по сравнению с Гарвардской архитектурой и имеет только один путь для получения информации и инструкций внутри компьютера. Примером архитектуры фон Неймана является настольный калькулятор, который используется для выполнения основных математических операций.

Что такое Гарвардская архитектура?

Гарвардская архитектура — это компьютер, для которого требуется два отдельных процессора RAM и ROM. Поскольку ОЗУ и ПЗУ были отдельными, в этих типах архитектуры также возрастала потребность в оборудовании.

Программы уже установлены в этих системах, и, следовательно, когда они принимают участие от пользователей. Они могут получить доступ к инструкциям и вводить их одновременно. Это снижает скорость работы системы.

ЦП с гарвардской архитектурой много времени разрабатывался в последние несколько лет. Использование основной памяти необходимо контролировать, так как это влияет на производительность компьютера.

Чем больше объем используемой основной памяти, тем выше скорость системы. К памяти можно получить доступ быстрее, но она может быть полезна для небольшого количества только из-за маршрутизации сигнала.

Гарвардская архитектура также хранит в кэше часто используемые данные.

Преимущество архитектуры заключается в хранении кеша, а также в энергосбережении. Приложения этой архитектуры показывают, что она используется в процессорах цифровых сигналов. Они используются для обнаружения звуковых волн в аудио и видео.

Гарвардская архитектура также полезна в микроконтроллерах для обработки данных. Микроконтроллер имеет память данных и флэш-память.

Основные различия между фон Нейманом и Гарвардской архитектурой

1. Фон Неймана — это простой дизайн по сравнению с Гарвардской архитектурой. 
2. У фон Неймана есть тот же самый путь для инструкций и установленных программ, в то время как у Гарварда есть отдельные единицы для этого. 
3. Фон Нейман может получать инструкции либо от пользователя, либо от программы, тогда как Гарвард может принимать и то, и другое одновременно. 
4. В архитектуре Гарварда требовалось больше физического пространства, чем в архитектуре фон Неймана. 
5. Внутренняя память в Гарвардской архитектуре тратится впустую, поскольку память данных и память программ хранятся по-разному, в то время как фон Нейман имеет одинаковое пространство для обеих. 
6. Скорость фон Неймана больше по сравнению с Гарвардом Нейманом.

Рекомендации

1. https://dl.acm.org/doi/abs/10.5555/1059888.1059898
2. https://science.sciencemag.org/content/334/6052/61.abstract