ARSITEKTUR HARVARD

Arsitektur Harvard adalah arsitektur komputer dengan fisik penyimpanan terpisah  dan sinyal jalur untuk instruksi dan data. Istilah ini berasal dari Harvard Mark I komputer berbasis relay, yang disimpan petunjuk pada menekan pita (24 bit lebar) dan data dalam counter elektro-mekanis. Mesin-mesin awal memiliki penyimpanan data seluruhnya terkandung dalam central processing unit , dan tidak memberikan akses ke penyimpanan instruksi sebagai data. Program perlu dimuat oleh operator;prosesor tidak bisa booting sendiri.

Saat ini, sebagian besar prosesor menerapkan jalur sinyal yang terpisah tersebut untuk alasan kinerja tetapi sebenarnya menerapkan arsitektur Harvard yang dimodifikasi , sehingga mereka dapat mendukung tugas-tugas seperti memuat program dari penyimpanan disk sebagai data dan kemudian dijalankan.

RICIAN MEMORI 

Dalam arsitektur Harvard, tidak perlu untuk membuat dua memori berbagi karakteristik. Secara khusus, kata lebar, waktu, penerapan teknologi, dan alamat memori struktur bisa berbeda. Dalam beberapa sistem, instruksi dapat disimpan dalam read-only memory sementara memori data umumnya memerlukan read-write memory. Dalam beberapa sistem, ada lebih banyak memori instruksi dari memori data sehingga alamat instruksi yang lebih lebar dari alamat data.

KECEPATAN

Dalam beberapa tahun terakhir, kecepatan CPU telah berkembang berkali-kali dibandingkan dengan kecepatan akses memori utama. Perawatan harus diambil untuk mengurangi jumlah berapa kali memori utama diakses untuk mempertahankan kinerja. Jika misalnya, setiap instruksi dijalankan dalam CPU memerlukan akses ke memori, keuntungan komputer tidak untuk meningkatkan kecepatan CPU-masalah itu disebut sebagai "memori terikat".

Hal ini dimungkinkan untuk membuat memori yang sangat cepat tapi ini hanya praktis untuk sejumlah kecil memori dengan alasan biaya, tenaga dan routing sinyal. Solusinya adalah untuk menyediakan sejumlah kecil memori yang sangat cepat yang dikenal sebagai CPU cache yang menyimpan data baru yang diakses. Selama data yang diperlukan CPU dalam cache, kinerja yang jauh lebih tinggi daripada ketika cache harus mendapatkan data dari memori utama.

INTERNAL DAN EKSTERNAL DESAIN

Kinerja tinggi desain chip CPU modern menggabungkan aspek kedua Harvard dan arsitektur von Neumann. Secara khusus, "pemecahan CACHE" versi arsitektur Harvard termodifikasi sangat umum. CPU memori cache dibagi menjadi cache instruksi dan data cache. Arsitektur Harvard digunakan sebagai CPU untuk mengakses cache. Dalam kasus cache miss, bagaimanapun, data diambil dari memori utama, yang tidak secara resmi dibagi menjadi beberapa bagian instruksi dan data terpisah, meskipun mungkin memiliki kontroler memori yang terpisah digunakan untuk akses bersamaan ke RAM, ROM dan (NOR ) memori flash.

Jadi, sementara arsitektur von Neumann terlihat dalam beberapa konteks, seperti ketika data dan kode datang melalui memory controller yang sama, implementasi hardware keuntungan efisiensi dari arsitektur Harvard cache mengakses dan setidaknya beberapa memori akses utama.

Selain itu, CPU sering memiliki write buffer yang memungkinkan CPU melanjutkan setelah menulis ke daerah non-cache. sifat memori The von Neumann kemudian terlihat ketika instruksi ditulis sebagai data oleh CPU dan perangkat lunak harus memastikan bahwa cache (data dan instruksi) dan menulis penyangga disinkronisasi sebelum mencoba untuk menjalankan instruksi tersebut hanya ditulis.

  

PENGGUNANAAN ARSITEKTUR HARVARD MODERN

Keuntungan utama dari Harvard murni Akses arsitektur-simultan lebih dari satu memori sistem-telah dikurangi oleh prosesor Harvard dimodifikasi menggunakan moderen cache CPU sistem. Arsitektur harvard mesin murni relatif digunakan terutama dalam aplikasi di mana pengorbanan, seperti penghematan biaya dan tenaga dari menghilangkan cache, melebihi kesalahan pemrograman dari menampilkan kode dan data alamat ruang yang berbeda.

1)  Prosesor sinyal digital (DSP) umumnya mengeksekusi kecil, audio atau video algoritma pengolahan yang sangat optimal. Mereka menghindari cache karena perilaku mereka harus sangat direproduksi. Kesulitan mengatasi beberapa ruang alamat menjadi perhatian sekunder untuk kecepatan eksekusi. Akibatnya, beberapa DSP memiliki beberapa tinggalan data dalam ruang alamat yang berbeda untuk memfasilitasi pengolahan  SIMD dan VLIW . Texas Instruments TMS320 prosesor C55x, untuk satu contoh, memiliki beberapa bus data paralel (dua menulis, membaca tiga) dan satu instruksi bus.

2)  Mikrokontroler ditandai dengan memiliki sejumlah kecil program ( flash memory ) dan data ( SRAM ) memori, tanpa cache, dan mengambil keuntungan dari arsitektur Harvard untuk kecepatan pemrosesan instruksi oleh bersamaan dan akses data. Penyimpanan terpisah berarti program dan kenangan data mungkin memiliki lebar bit yang berbeda, misalnya menggunakan 16-bit instruksi lebar dan 8-bit data yang lebar. itu juga berarti bahwa instruksi prefetch dapat dilakukan secara paralel dengan kegiatan lain.Contohnya termasuk, yang AVR oleh Atmel Corp dan PIC oleh Microchip Technology, Inc .

Bahkan dalam kasus ini, itu adalah umum untuk menggunakan instruksi khusus untuk memori program akses seolah-olah itu data untuk tabel-hanya membaca, atau untuk pemrograman ulang; prosesor tersebut yang dimodifikasi arsitektur Harvard prosesor.

Sumber:

http://en.wikipedia.org/wiki/Harvard_architecture
(di akses tanggal 29/09/14)