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  • 计算机组成计算机体系结构从研究内容上的区别: 计算机体系结构 计算机体系结构定义了计算机系统的软硬件交界面,定义了哪些功能由硬件来实现,哪些功能由软件来实现。提供了上层软件编写时与交互硬件的接口。从...

    计算机组成和计算机体系结构从研究内容上的区别:

    • 计算机体系结构

    计算机体系结构定义了计算机系统的软硬件交界面,定义了哪些功能由硬件来实现,哪些功能由软件来实现。提供了上层软件编写时与交互硬件的接口。从定义上讲就是指程序员所见到的计算机系统的属性,概念性结构与功能特性。

    • 计算机组成

    计算机组成是实现计算机体系结构所体现的属性,这里的实现指逻辑实现,利用体系结构的规定实现具体指令。

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  • 计算机组成指是系统结构的逻辑实现,包括机器机内数据流控制流组成及逻辑设计等。主要分为五个部分:控制器,运算器,存储器,输入设备,输出设备。 计算机体系结构是指根据属性功能不同而划分计算机...

    作用方面

    计算机组成指的是系统结构的逻辑实现,包括机器机内的数据流和控制流的组成及逻辑设计等。主要分为五个部分:控制器,运算器,存储器,输入设备,输出设备。

    计算机体系结构是指根据属性和功能不同而划分的计算机理论组成部分及计算机基本工作原理、理论的总称。其中计算机理论组成部分并不单与某一个实际硬件相挂钩,如存储部分就包括寄存器、内存、硬盘等。

    组成方面

    计算机组成的任务是在指令集系统结构确定分配给硬件系统的功能和概念结构之后,研究各组成部分的内部构造和相互联系,以实现机器指令集的各种功能和特性。这种联系包括各功能部件的内部和相互作用。

    计算机体系结构是程序员所看到的计算机的属性,即计算机的逻辑结构和功能特征,包括其各个硬部件和软部件之间的相互关系。

    功能方面

    计算机组成要解决的问题是在所希望达到的性能和价格下,怎样最佳,最合理地把各个数倍和部件组成成计算机,已实现所确定的ISA。

    计算机体系结构主要研究软件、硬件功能分配和对软件、硬件界面的确定。20世纪70年代以来,在计算机软件方面有了显著的进展。

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  • 数据结构包括三方面的内容:逻辑结构、存储结构和数据运算。 1.数据逻辑结构 数据逻辑结构分类图如下: 2.数据存储结构 存储结构是指数据结构在计算机中表示(又称映象)。也称物理结构。它包括数据元素...

    1.数据结构

    数据结构是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。
    数据结构包括三方面的内容:逻辑结构、存储结构和数据的运算。

    在这里插入图片描述

    1.数据的逻辑结构

    数据的逻辑结构分类图如下:

    数据的逻辑结构分类图
    2.数据的存储结构

    存储结构是指数据结构在计算机中的表示(又称映象)。也称物理结构。它包括数据元素的表示和关系的表示。数据的存储结构是逻辑结构用计算机语言的实现,它依赖于计算机语言。数据结构的存储结构主要有:顺序存储、链式存储、索引存储和散列存储。

    (1)顺序存储:把逻辑上相邻的元素存储在物理位置上也相邻的存储单元里,元素之间的关系由存储单元的邻接关系来体现。其优点是可以实现随机存取,每个元素占用最少的存储空间;缺点是只能使用相邻的一整块单元,因此可能产生较多的外部碎片。

    (2)链式存储:不要求存储上相邻的元素在物理位置上也相邻,借助指示元素存储地址的指针表示元素之间的逻辑关系。其优点是不会产生碎片现象,充分利用所有存储单元;缺点是每个元素因存储指针而占用额外的存储空间,并且只能实现顺序存取。

    (3)索引存储:在存储元素信息的同时,还建立附加的索引表。索引表中的每一项称为索引项,索引项的一般形式是:(关键字,地址)。其优点是检索速度快;缺点是增加了附加的索引表,会占用较多的存储空间。另外,在增加和删除数据时要修改索引表,因而会花费较多的时间。

    (4)散列存储:根据元素的关键字直接计算出该元素的存储地址,又称为Hash存储。其优点是检索、增加和删除结点的操作都很快;缺点是如果散列函数不好可能出现元素存储单元的冲突,而解决冲突会增加时间和空间开销。

    3.数据的运算

    施加在数据上的运算包括运算的定义和实现。运算的定义是针对逻辑结构的,指出运算的功能;运算的实现是针对存储结构的,指出运算的具体操作步骤。

    2.算法

    1.基本概念

    算法是对特定问题求解步骤的一种描述,它是指令的有限序列,其中每一条指令表示一个或多个操作。此外,一个算法还具有下列5个重要特性。

    (1)有穷性
    一个算法必须总是(对任何合法的输入值)在执行有穷步之后结束,且每一步都可在有穷时间内完成。

    (2)确定性
    算法中每一条指令必须有确切的含义,读者理解时不会产生歧义,即相对相同的输入只能得出相同的输出。

    (3)可行性
    一个算法是可行的,即算法中描述的操作都是可以通过已经实现的基本运算执行有限次来实现的。

    (4)输入
    一个算法有零个或多个的输入,这些输入取自于某个特定的对象的集合。

    (5)输出
    一个算法有一个或多个的输出,这些输出是同输入有这谋者特定关系的量。

    通常设计一个“好”算法应该考虑达到以下目标:

    1. 正确性:算法应该能够正确地解决问题。
    2. 可读性:算法应当具有良好的可读性,以助于人们理解。
    3. 健壮性:当输入非法数据时,算法也能适当地作出反应或进行处理,而不会产生莫名其妙的输出结果。。
    4. 效率与地存储量需求:效率是指算法执行的时间,存储量需求是指算法执行过程中所需要的最大存储空间,这两者都与问题的规模有关。

    2.算法效率的度量

    算法效率的度量是通过时间复杂度和空间复杂度来描述的。

    (1)时间复杂度

    一个语句的频道是指该语句在算法中被重复执行的次数,算法中所有语句的频度之和记作T(n),它是该算法问题规模n的函数,时间复杂度主要分析T(n)的数量级。

    (2)空间复杂度

    算法的空间复杂度S(n),定义为该算法所耗费的存储空间,它是问题规模n的函数,算法原地工作是指算法所需辅助空间是常量,即O(1)。

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  •  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,哈佛结构的数据区代码区是分开的,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)  哈佛结构是一种将程序指令...

    CPU中哈弗结构和冯诺依曼结构的区别

            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)

            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)。

            目前使用哈佛结构的中央处理器和微控制器有很多,除了上面提到的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.

    目前使用冯·诺伊曼结构的中央处理器和微控制器有很多。除了上面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,而哈佛结构是独立编址的,代码空间与数据空间完全分开

     

     
    与冯.诺伊曼结构处理器比较,哈佛结构处理器有两个明显的特点:

    使用两个独立的存储器模块,分别存储指令和数据,每个存储模块都不允许指令和数据并存;

    使用独立的两条总线,分别作为CPU与每个存储器之间的专用通信路径,而这两条总线之间毫无关联。如下图 改进型哈佛结构:

        图 哈佛结构


    后来,又提出了改进的哈佛结构,其结构特点为:

    使用两个独立的存储器模块,分别存储指令和数据,每个存储模块都不允许指令和数据并存,以便实现并行处理;具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线,利用公用地址总线访问两个存储模块(程序存储模块和数据存储模块),公用数据总线则被用来完成程序存储模块或数据存储模块与CPU之间的数据传输;

    两条总线由程序存储器和数据存储器分时共用。如下图所示


        在典型情况下,完成一条指令需要3个步骤,即:取指令、指令译码和执行指令。从指令流的定时关系也可看出冯.诺伊曼结构与哈佛结构处理方式的差别。

    举一个最简单的对存储器进行读写操作的指令,如下图所示,指令1至指令3均为存、取数指令,

    对冯.诺伊曼结构处理器,由于取指令和存取数据要从同一个存储空间存取,经由同一总线传输,因而它们无法重叠执行,只有一个完成后再进行下一个。

     

    图冯.诺曼结构处理器指令流的定时关系示意图
       

    如果采用哈佛结构处理以上同样的3条存取数指令,如下图所示,由于取指令和存取数据分别经由不同的存储空间和不同的总线,使得各条指令可以重叠执行,这样,也就克服了数据流传输的瓶颈,提高了运算速度。
        哈佛结构强调了总的系统速度以及通讯和处理器配置方面的灵活性。

     


    图 哈佛结构处理器指令流的定时关系示意图


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