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文件名称:微处理器与接口技术 课件 第7章 微处理器架构简史.pptx
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更新时间:2025-06-20
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微处理器架构简史

微处理器结构冯·诺依曼结构又称为普林斯顿结构,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。冯·诺依曼美籍是匈牙利数学家、计算机科学家、物理学家,20世纪最重要的数学家之一,称为“现代计算机之父”、“博弈论之父”。ENIAC,全称为ElectronicNumericalIntegratorAndComputer,即电子数字积分计算机。ENIAC是继ABC(阿塔纳索夫-贝瑞计算机)之后的第二台电子计算机和第一台通用计算机,ENIAC宣告了一个新时代的开始,从此科学计算的大门也被打开了。由于当时冯·诺依曼正参与原子弹的研制工作,他是带着原子弹研制过程中遇到的大量计算问题加入到计算机的研制工作中来的。因此可以说,ENIAC为世界上第一颗原子弹的诞生也出了不少力。计算机已从第一代计算机发展到了第五、六代计算机,像最初制造出来的ENIAC一样,许多高性能的计算机总是在为尖端科技的研制服务。

微处理器结构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,起源于HarvardMarkI型继电器式计算机。这部机电式计算机由IBM的HowardH.Aiken(艾肯)所设计的,在1944年8月7日搬到哈佛大学。马克一号的特点为全自动运算。一但开始运算便无须人为介入。MarkI主要供海军舰船局(BureauofShips)用于计算弹道和编制射击表,也曾在曼哈顿计划中计算有关原子弹的问题。

两种架构的发展与融合51单片机虽然数据指令存储区是分开的,但总线是分时复用的,所以属于改进型的哈佛结构。ARM9虽然是哈佛结构,但是之前的版本(例如ARM7)也还是冯.诺依曼结构。早期的X86正是由于了冯.诺依曼这种实现简单,成本低的总线结构,迅速占有市场。现在处理器虽然外部总线上看是诺依曼结构的,但是由于内部CACHE的存在,实际上内部来看已经类似改进型哈佛结构。哈佛结构较为复杂,对外围设备的连接与处理要求高,不适合外围存储器的扩展,所以早期通用CPU难以采用这种结构。而单片机,由于内部集成了所需的存储器,所以采用哈佛结构也未尝不可。现在的处理器,依托CACHE的存在,已经很好的将二者统一起来了,在微处理器领域融合发展。