таблица сопоставленья принстонская и гарвардская архитектуры

В 30-х годах прошедшего века военное ведомство США поручило Гарвардскому и Принстонскому вузам создать электромеханическую вычислительную систему для военно-морской артиллерии. Результатом усилий этих институтов стали две концепции построения вычислительных систем, которые обусловили развитие мировой вычислительной техники практически на 100 лет вперед. Мы знаем их как гарвардская и принстонская (более известная как фон-неймановская) архитектуры

Их главное отличие содержалось в том, что архитектура фон Неймана использовала единичную память (общую шину данных), а гарвардская предполагала наличие нескольких шин (в оригинале две: шина данных и шина команд).

Преимущества машины фон Неймана оценили сходу, поскольку в ней содержалось веско меньше проводников между арифметико-логическим устройством (АЛУ) и областью памяти, и на длинные годы она стала образцом для создания ВС. Конкретно фон-неймановская архитектура с подачи Джона Кока являлась прародителем микропроцессоров RISC (Reduced Instruction Set Computer вычисления с сокращенным комплектом команд).

Время шло, и в 70-х годах прошедшего века появились полупроводники, в которых можно было творить сотни микроскопичных проводников. Неувязка огромного количества контактов была снята, и наступила эпоха гарвардской архитектуры. Вправду, если процессор имеет несколько шин, он может сразу выполнить несколько деяний. В этом случае за один такт гарвардский микропроцессор может выполнить несколько операций, существенно опередив попроизводительности подобный фон-неймановский микропроцессор. Чтобы это осознать, довольно посмотреть на схемы 2-ух архитектур.Возникновение микропроцессоров на гарвардской архитектуре мировое общество восприняло прохладно, так как в начале 70-х годов не было программного обеспечения, способного воплотить его потенциал. Их за глаза называли микропроцессорами для бедных, так как они не могли работать на больших частотах.

Но все поменялось после возникновения индивидуального компьютера Apple I, в основе которого был восьмиразрядный микропроцессор MOS 6502 на гарвардской архитектуре с операционной системой Apple DOS.

Простота ОС компенсировалась достаточно сложным микропроцессором, названным впоследствии CISC (Complex Instruction Set Computer вычисления с комплексным комплектом команд), с отдельной 16-разрядной адресной шиной ивозможностью случайного манипулирования регистрами. Цельная однопользовательская ОС дозволила выдавить из него необыкновенную по тем временам производительность при решении отдельных задачах.

Через несколько лет компания IBM бросилась настигать Apple, практически повторив ее идею. В основе созданного ею индивидуального компьютера (более знаменитого нам как IBM-PC) были гарвардский микропроцессор конторы Intel и ОС Microsoft DOS. Потом такие комплексы получили общеизвестную аббревиатуру Wintel.

Природно, что за скорость CISC-микропроцессора приходилось уплачивать двойным/утроенным количеством контактов, что не только перегревало микропроцессор, но и прикладывало ограничения на его размеры. В среднем на каждые 20% прироста производительности потребляемая мощность гарвардского микропроцессора увеличивалась до 50%.

Выходом из этой ситуации стало возникновение многоядерных процессоров, в которых частота работы каждого вычислительного ядра была понижена, но суммарная производительность превосходила даже характеристики разогнанного одноядерного. Для наглядности на рис. 2 показан пример того, как изменяются производительность и энергопотребление центрального микропроцессора при изменении частот и количества ядер.