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51单片机属于哈佛结构还是冯氏结构

更新日期:2020-02-16 17:36

                         

  器的数据线地址线”与“数据存储器的数据线地址线”共用的话,就 是冯氏结构,所以51是该结构。(我认为说得太绝对了)

  我认为冯氏结构与哈佛结构的区别应该在存储器的空间分别上,哈佛结构的数据区和代码区是分开的,它们即使地址相同,但空间也是不同的,主要表现在数据不能够当作代码来运行。(比如51---注)

  口线复用,就将它认为成冯氏结构,我认为这样不足取,应该是按照空间是否完全重合来辨 别。比如PC机的代空间和数据空间是同一空间,所以是冯氏结构;51由于IO口不够,但代 码空间和数据空间是分开的,所以还是哈佛构。(此种观点才是正确的--注)

  另外,还有的把CISCRISC和地址是否复用与是哪种结构 这3这都混到一起。我认为这三者都没有必然的关系。只不过 RISC因为精简了指令集,没有了执行复杂功能的指令,为了提高性能,常采用哈佛结构,并且不复用地址线。(这种说法不具体,有待补充---注)

  哈佛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。中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容,解码后得到数据地址,再到相应的数据存储 器中读取数据,并进行下一步的操作(通常是执行)。程序指令存储和数据存储分开,可以使指令和数据有不同的数据宽度,如Microchip公司的PIC16芯片的程序指令是14位宽度,而数据是8位宽度。

  目前使用哈佛结构的中央处理器和微控制器有很多,除了提到的Microchip公司的PIC系列芯片,还有摩托罗拉公司的MC68系列、Zilog公 司的Z8系列、ATMEL公司的AVR系列和安谋公司的ARM9、ARM10和ARM11,51单片机也属于哈佛结构

  冯·诺伊曼结构也称普林斯顿结构,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。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,因此程序指令和数据的宽度相同,如英特尔公司的8086中央处理器的程序指令和数据都是16位宽。

  目前使用冯·诺伊曼结构的中央处理器和微控制器有很多。除了提到的英特尔公司的8086,英特尔公司的其他中央处理器、安谋公司的ARM7、MIPS公司的MIPS处理器也采用了冯·诺伊曼结构。

  评论:哈佛结构和冯。诺依曼结构都是一种存储器结构。哈佛结构是将指令存储器和数据存储器分开的一种存储器结构;而冯。诺依曼结构将指令存储器和数据存储器合在一起的存储器结构。-----注

  MCS-51单片机有着嵌入式处理器经典的体系结构,这种体系结构在当前嵌入式处理器的高端ARM系列上仍然在延续,这就是哈佛结构。相对于大名鼎鼎的 冯·诺依曼结构,哈佛结构的知名度显然逊色许多,但在嵌入式应用领域,哈佛结构却拥有着绝对的优势。哈佛结构与冯·诺依曼结构的最大区别在于冯·诺依曼结 构的计算机采用代码与数据的统一编址,而哈佛结构是编址的,代码空间与数据空间完全分开。

  在 通用计算机系统中,应用软件的多样性使得计算机要不断地变化所执行的代码的内容,并且频繁地对数据与代码占有的存储器进行重新分配,这种情况下,冯·诺依 曼结构占有绝对优势,因为统一编址可以最大限度地利用资源,而哈佛结构的计算机若应用于这种情形下则会对存储器资源产生理论上最大可达50%的浪费,这显 然是不合理的。

  但 是在嵌入式应用中,系统要执行的任务相对单一,程序一般是固化在硬件里。当然这时使用冯·诺依曼结构也完全可以,代码区和数据区在编译时一次性分配好了而 已,但是其灵活性得不到体现,所以现在大量的单片机也还在沿用冯·诺依曼结构,如TIMSP430系列、Freescale的HCS08系列等。

  那 是为什么说哈佛结构有优势呢?嵌入式计算机在工作时与通用计算机有着一些区别:嵌入式计算机在工作期间的绝大部分时间是无人值守的,而通用计算机工作期间 一般是有人操作的;嵌入式计算机的故障可能会导致灾难性的后果,而通用计算机一般就是死死机,重新启动即可。这两点决定了对嵌入式计算机的一个基本要求: 可靠性。

  使 用冯·诺依曼结构的计算机,程序空间不封闭,期程序空间的数据在运行期理论上可以被修改,此外程序一旦跑飞也有可能运行到数据区。虽然都是一些不常见的特 殊情况下,但是看看哈佛结构德计算机在这些情况下是怎样的:基于哈佛结构的处理器入MCS-51,不需要可以对代码段进行写操作的指令,所以不会有代码区 被改写的问题;程序只能在封闭的代码区中运行,不可能跑到数据区,这也是跑飞的几率减少并且跑飞后的行为有规律(数据区的数据是不断变化的而代码区是不变 的)。

  冯。诺依曼(Von Neumann)指出:程序只是一种(特殊)的数据,它可以像数据一样被处理,因此可以和数据一起被存储在同一个存储器中——这就是著名的冯。诺依曼原理。注意:数据总线和地址总线共用。--注

  哈佛结构是一种并行体系结构,它的主要特点是将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的存储器,每个存储器编址、独 立访问。与两个存储器相对应的是系统的4条总线:程序的数据总线与地址总线,数据的数据总线与地址总线。这种分离的程序总线和数据总线允许在一个机器周期 内同时获得指令字(来自程序存储器)和操作数(来自数据存储器),从而提高了执行速度,使数据的吞吐率提高了1倍。又由于程序和数据存储器在两个分开的物 理空间中,因此取指和执行能完全重叠。CPU首先到程序指令存储器中读取程序指令内容,解码后得到数据地址,再到相应的数据存储器中读取数据,并进行下一 步的操作(通常是执行)。

  哈佛结构采用数据存储器与程序代码存储器分开,各自有自己的数据总线与地址总线。但这是需要CPU提供大量的数据线,因而很少使用哈佛结构作为CPU外部 构架来使用。但是对于 CPU内部,通过使用不同的数据和指令cache,可以有效的提高指令执行的效率,因而目前大部分计算机体系都是CPU内部的哈佛结构+CPU外部的冯· 诺伊曼的结构。

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  MSP430G2231是一款包含几个器件的超低功耗微控制器,这几个器件特有针对多种应用的不同外设集。这种架构与5种低功耗模式相组合,专为在便携式测量应用中延长电池使用寿命而优化。该器件具有一个强大的16位RISC CPU,16位寄存器和有助于获得最大编码效率的发生器。数字控制振荡器(DCO)可在不到1μs的时间里完成从低功耗模式至运行模式的。 MSP430G2231有一个10位A /D转换器和使用同步协议(SPI或者I2C)实现的内置通信功能。配置详细信息,请见。 典型应用包括低成本传感器系统,此类系统负责捕获模拟信号,将之转换为数字值,随后对数据进行处理以进行显示或传送至主机系统。 特性 低电源电压范围:1.8V至3.6V 超低功耗 运行模式:220μA(在1MHz频率和2.2V电压条件下) 待机模式:0.5μA 关闭模式(RAM保持):0.1μA

  5种节能模式 可在不到1μs的时间里超快速地从待机模式 16位精简指令集(RISC)架构,62.5 ns指令周期时间 基本时钟模块配置 具有一个校准频率并高达16MHz的内部频率 内部极低功率低频(LF)振荡器 li

  为了延长便携式测量应用中的电池使用寿命,对MSP430F5328架构与扩展低功耗模式的组合进行了优化。该器件具有一个强大的这个控制振荡器(DCO)可以在3.5μs(典型值)内从低功率模式至激活模式。 MSP430F5328是一款微控制器配置,此配置有一个集成3.3V LDO,4个16位定时器,一个高性能12位模数转换器(ADC),2个通用串行通信接口( USCI),硬件乘,DMA,带有警报功能的实时时钟模块,和47个I /O引脚。 典型应用包括模数传感器系统,数据记录器和多种通用应用。 特性 低电源电压范围: 3.6V到低至1.8V 超低功耗 激活模式(AM):所有系统时钟激活 8MHz,3V,闪存程序执行时为290μA/MHz(典型值) 8MHz,3V,RAM程序执行时为150μA/MHz (典型值) 待机模式(LPM3):带有晶振的实时时钟,看门狗和电源器可用,完全RAM保持,快速: 2.2V时为1.9μA,3V时为2.1μA(典型值)低功耗振荡器(VLO),通用计数器,看门狗和电源器可用,完全RAM保持,快速: 3V时为1.4 μA(典型值) 关闭模式(LPM4):完全RAM保持,电源器可用,快速: 3V时为1.1μA(...

  MSP430F5438A-EP是一款超低功耗微控制器。此架构,与多种低功耗模式配合使用,是在便携式测量应用中实现延长电池寿命的最优选择。该器件具有一个强大的16位RISC CPU,16位寄存器,以及发生器,以便于获得最大编码效率。此数控振荡器(DCO)可在 3.5 μs(典型值)内实现从低功率模式至激活模式。 MSP430F5438A-EP是一个微控制器配置,此配置具有三个16位定时器,一个高性能12位模数(A /D)转换器,多达四个通用串行通信接口(USCI),硬件乘,DMA,具有报警功能的实时时钟模块以及多达87个I /O引脚。

  这个器件的典型应用包括模拟和数字传感器系统,数字电机控制,遥控,恒温器,数字定时器,手持仪表。 特性 低电源电压范围: 3.6V到低至1.8V 超低功耗 激活模式(AM):所有系统时钟激活 8MHz,3.0V,闪存程序执行时为230μA/MHz(典型值) 8MHz,3.0V,RAM程序执行时为110μA /MHz(典型值) 待机模式(LPM3):带有晶振的实时时钟,看门狗且电源器可用,完全RAM保持,快速: 2.2V时为1.7μA,3.0V时为2.1μA(典型值)低功耗振荡器(VLO),通用计数器,看...

  MSP430™超低功耗(ULP)FRAM平台将独特的嵌入式FRAM和整体超低功耗系统架构组合在一起,从而使得创新人员能够以较少的能源预算增加性能.FRAM技术以低很多的功耗将SRAM的速度,灵活性和耐久性与闪存的稳定性和可靠性组合在一起。 MSP430FR5969- SP的超低功耗架构可提供七种低功耗模式,这七种模式均经过优化,能够在低功耗的情况下对系统进行分布式遥测和。 MSP430FR5969- SP的集成式混合信号特性使其非常适合用于下一代航天器的分布式遥测应用。对单粒子闩锁的强大抗干扰性和电离辐射总剂量使得该器件得以应用于多种空间和辐射中。 特性 抗辐射加固 扩展工作温度(-55°C至105°C)(1)单粒子闩锁(SEL)在125°C下的抗扰度可达72 MeV.cm 2 /mg 辐射批次验收测试结果为50krad 48引脚VQFN塑料封装 单受控基线 延长了产品变更通知周期 产品可追溯性 延长了产品生命周期 嵌入式微控制器 时钟频率高达16MHz的16位精简指令集计算机(RISC)架构 宽电源电压范围(1.8V至3.6V)(2) 优化的超低功率模式 工作模式:大约100μA/MHz 待机(具有低功率低频内部时钟源(VL...

  TI的MSP430系列超低功耗微控制器种类繁多,各器件配备不同的外设集以满足各类应用的需求。架构与五种低功耗模式配合使用,是延长便携式测量应用电池寿命的最优选择。该器件具有一个强大的16位精简指令集(RISC)中央处理器(CPU),使用16位寄存器以及发生器,以便获得最高编码效率。该数控振荡器(DCO)可在3μs(典型值)内从低功率模式至激活模式。 MSP430F6459-HIREL微控制器配有一个集成式3.3V LDO,四个16位定时器,一个高性能12位ADC,三个USCI,一个硬件乘,DMA,具有报警功能的RTC模块,一个比较器和多达74个I /O引脚。 这些器件的典型应用包括模拟和数字传感器系统,数字电机控制,遥控,恒温器,数字定时器以及手持仪表。 特性 低电源电压范围: 1.8V到3.6V 超低功耗 工作模式(AM):所有系统时钟均工作:在8MHz,3V且闪存程序执行时为295μA/MHz(典型值) 待机模式(LPM3):

  看门狗(采用晶振)和电源器工作,完全RAM保持,快速: 2.2V时为2μA,3V时为2.2μA(典型值) 关断,实时时钟(RTC)模式(LPM 3.5):关断模式,RTC(采用晶...

  MSP430G2230是一款超低功耗微控制器。这种架构与5种低功耗模式相组合,专为在便携式测量应用中延长电池使用寿命而优化。该器件具有一个强大的16位RISC CPU,16位寄存器和有助于获得最大编码效率的发生器。数字控制振荡器(DCO)可在不到1μs的时间里完成MSP430G2230是一款超低功率混合信号微控制器,此微控制器装有一个内置的16位定时器和4个I /O引脚。除此之外,MSP430G2230还有使用同步协议(SPI或者I2C)的内置通信功能和一个10位A /D转换器。 特性 低电源电压范围:1.8V至3.6V 超低功耗 激活模式:220μA(在1MHz频率和2.2V电压条件下) 待机模式:0.5μA 关闭模式(RAM保持):0.1μA

  5种节能模式 可在不到1μs的时间里超快速地从待机模式 16位精简指令集(RISC)架构,62.5 ns指令周期时间 基本时钟模块配置: 高达16MHz的内部频率并具有4个精度为±1%的校准频率 内部超低功耗低频振荡器 32kHz晶振晶体振荡器不能在超过105°C的中运行 外部数字时钟源

  具有2个捕捉/比较寄存器的16位Timer_A 带内部基准,采样与保持以及自动扫描功能的10位200ksps模数(A /D)转...

  仪器(TI)的MSP430系列超低功率微控制器包含几个器件,这些器件特有针对多种应用的不同的外设集这种架构与5种低功耗模式相组合,专为在便携式测量应用中延长电池的使用寿命而进行了优化。该器件具有一个强大的16位RISC CPU,16位寄存器和有助于大大提高编码效率的发生器。数控振荡器可在少于1μs内将器件从低功耗模式至激活模式。 MSP430G2302系列微控制器是超低功耗的混合信号微控制器,此微控制器带有内置的16位定时器,和多达16个I /O触感使能引脚以及使用通用串行通信接口实现的内置通信功能。配置详细信息,请参见。典型应用包括低成本传感器系统,此类系统负责捕获模拟信号,将之转换为数字值,随后对数据进行处理以进行显示或传送至主机系统。 特性 低电源电压范围:1.8V至3.6V 超低功耗 激活模式:220μA(在1MHz频率和2.2V电压条件下) 待机模式:0.5μA 关闭模式(RAM保持):0.1μA

  5种节能模式 可在不到1μs的时间里超快速地从待机模式 16位精简指令集(RISC)架构,62.5当前超低功耗低频(LF)振荡器 32kHz晶振 外部数字时钟源 一个具有3个捕获/比较寄存器的16位Timer_A ...

  TMS570LS3137-EP 器件是一款用于安全系统的高性能 系列微控制器。 此安全架构包括:以锁步模式运行的双核 CPUCPU 和内存内置自检 (BIST) 逻辑闪存和数据 SRAM 上的 ECC外设存储器的奇偶校验 外设 I/O 上的回功能 TMS570LS3137-EP 器件集成了 ARM Cortex-R4F 浮点 CPU,此 CPU 可提供一个高效的 1.66 DMIPS/MHz,并且 具有能够以高达 180 MHz 运行的配置,从而提供高达 298 DMIPS。 此器件支持字不变大端序 [BE32] 格式。 TMS570LS3137-EP 器件具有 3MB 的集成闪存以及 256KB 的数据 RAM,这些闪存和 RAM 支持单位错误校正和双位错误检测。 这个器件上的闪存存储器是一个由 64 位宽数据总线接口实现的非易失性、电可擦除并且可编程的存储器。 为了实现所有读取、编程和擦除操作,此闪存运行在一个 3.3V 电源输入上(与 I/O 电源一样的电平)。 当处于管线模式中时,闪存可在高达 180MHz 的系统时钟频率下运行。 在字节、半字、字和双字模式中,SRAM 支持单循环读取和写入访问。 TMS570LS3137-EP 器件特有针对基于实时控制应用的外设,其中包括 2 个下一代高端定时器 ...

  TMP411设备是一个带有内置本地温度传感器的远程温度传感器器。远程温度传感器,二极管连接的晶体管通常是低成本,NPN或PNP型晶体管或二极管,是微控制器,微处理器或FPGA的组成部分。 远程精度为1 C适用于多个设备制造商,无需校准。双线串行接口接受SMBus写字节,读字节,发送字节和接收字节命令,以设置报警阈值和读取温度数据。 TMP411器件中包含的功能包括:电阻取消,可编程非理想因子,可编程分辨率,可编程阈值,用户定义的偏移寄存器,用于最大精度,最小和最大温度器,宽远程温度测量范围(高达150C),二极管故障检测和温度警报功能。 TMP411器件采用VSSOP-8和SOIC-8封装。 特性 1C远程二极管传感器 1C本地温度传感器 可编程非理想因素 电阻取消 警报功能 系统校准的偏移寄存器 与ADT7461和ADM1032兼容的引脚和寄存器 可编程分辨率:9至12位 可编程阈值限...

  这个远程温度传感器通常采用低成本分立式NPN或PNP晶体管,或者基板热晶体管或二极管,这些器件都是微处理器,微控制器或现场可编程门阵列(FPGA)的组成部件。本地和远程传感器均用12位数字编码表示温度,分辨率为0.0625C。此两线制串口接受SMBus通信协议,以及多达9个不同的引脚可编程地址。 该器件将诸如电阻抵消,可编程非理想性因子(因子),可编程偏移,可编程温度和可编程数字滤波器等高级特性完美结合,提供了一套准确度和抗扰度更高且稳健耐用的温度解决方案。 TMP461非常适合各类通信,计算,仪器仪表和工业应用中的多,高精度温度测量。该器件的额定电源电压范围为1.7V至3.6 V,额定工作温度范围为-40C至125C。 特性 远程二极管温度传感器精度:0.75C 本地温度传感器精度:1C 本地和远程通道的分辨率:0.0625C 电源和逻辑电压范围:1.7V至3.6V 35A工作电流(1SPS), 3A关断电流 电阻抵消 ...

  PGA400-EP是一个针对压阻,应变仪和电容感测元件的接口器件。此器件组装有直接连接至传感元件的模拟前端并带有电压稳压器和振荡器。此器件还包括三角积分模数转换器,8051 WARP内核微处理器和OTP内存。传感器补偿算法可由软件执行.PGA400-EP还包括2个DAC输出。 特性 模拟特性 针对阻性桥式传感器的模拟前端 针对

  电容传​​感器的自振荡解调器 片上温度传感器 可编程增益 用于信号信道的16位,1MHz三角积分模数转换器 用于温度信道的10位,三角积分模数转换器 两个12位数模转换器(DAC)输出 数字特性 微控制器内核10MHz 8051 WARP核心每个指令周期2个时钟片载振荡器 内存8KB一次性可编程(OTP)内存89字节EEPROM 256字节数据SRAM 外设特性 串行外设接口(SPI™)

  内置集成电(I 2 C™) 一线制接口 两个输入捕捉端口 两个输出比较端口 软件安全装置定时器 振荡器安全装置 电源管理控制 模拟低压检测

  一般特性 电源:4.5V至5.5V可操作,-5.5V至16V绝对最大值 塑料超薄四方扁平无引线封装 支持工业感测应用 受控基线 一个组装和测试场所 一个制造场...




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