- अनुप्रयोग
- मूल
- नमूना
- संशोधित हार्वर्ड आर्किटेक्चर
- हार्वर्ड आर्किटेक्चर कैसे काम करता है?
- वास्तुकला में परिवर्धन
- मेमोरी पते
- मेमोरी सिस्टम
- फायदा
- सुरक्षा स्तर
- उच्च गति
- नुकसान
- अधिक जटिलता और लागत
- थोड़ा उपयोग
- स्मृति स्थान का दुरुपयोग
- संदर्भ
हार्वर्ड वास्तुकला कंप्यूटर जिसमें डेटा और एक कार्यक्रम के निर्देश स्मृति के अलग कोशिकाओं है, जो स्वतंत्र रूप से संबोधित किया जा सकता में स्थित हैं की एक विन्यास है।
यही है, यह एक कंप्यूटर सिस्टम के लिए उपयोग किया जाने वाला शब्द है जिसमें दो अलग-अलग क्षेत्र होते हैं: कमांड या निर्देशों के लिए और डेटा के लिए। इसलिए, इस वास्तुकला का मुख्य कार्य निर्देशों और डेटा के लिए अलग-अलग सिग्नल पथ प्रदान करते हुए, डेटा को भौतिक रूप से अलग करना है।
स्रोत: नेसा लॉस से - खुद का काम, CC BY-SA 3.0, commons.wikimedia
इस वास्तुकला में, सिस्टम के इन दो खंडों का प्रारूप और मीडिया दोनों असमान हो सकते हैं, क्योंकि दोनों भाग दो अलग-अलग संरचनाओं से बने होते हैं।
हार्वर्ड आर्किटेक्चर के कुछ उदाहरणों में शुरुआती कंप्यूटर सिस्टम शामिल हैं, जहां प्रोग्राम निर्देश एक माध्यम पर हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, पंच कार्ड पर, और संग्रहीत डेटा दूसरे माध्यम पर हो सकता है, उदाहरण के लिए, चुंबकीय टेप पर।
अनुप्रयोग
इस प्रकार की वास्तुकला में वीडियो और ऑडियो प्रसंस्करण उत्पादों में व्यापक अनुप्रयोग हैं। वीडियो और ऑडियो को संसाधित करने के लिए प्रत्येक उपकरण के साथ, हार्वर्ड वास्तुकला का आंकड़ा देखा जा सकता है।
एनालॉग डिवाइसेस ब्लैकफिन प्रोसेसर एक विशेष उपकरण है, जहां इसका मुख्य उपयोग पाया गया है। अन्य इलेक्ट्रॉनिक चिप-आधारित उत्पादों में, हार्वर्ड वास्तुकला का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
हालाँकि, अधिकांश कंप्यूटर वॉन न्यूमैन आर्किटेक्चर का उपयोग करते हैं और एक ओवरलैप प्राप्त करने के लिए सीपीयू कैश का उपयोग करते हैं।
मूल
1940 के दशक में हावर्ड ऐकेन के नेतृत्व में हार्वर्ड विश्वविद्यालय में किए गए कार्य ने एक मूल रिले-आधारित कंप्यूटर बनाया, जिसे हार्वर्ड मार्क I कहा जाता है, यह वह शब्द है जिससे हार्वर्ड वास्तुकला की अवधारणा उत्पन्न हुई।
इस कंप्यूटर ने डेटा और निर्देशों को संग्रहीत करने के लिए अलग-अलग मेमोरी यूनिट का उपयोग किया। फिर इस वास्तुकला के साथ एक महत्वपूर्ण विकास हुआ है।
ऐकेन ने प्रत्येक के लिए अलग-अलग बसों के साथ, डेटा के लिए और प्रोग्राम निर्देशों के लिए अलग-अलग यादों के उपयोग को प्रोत्साहित किया।
मूल हार्वर्ड आर्किटेक्चर ने आमतौर पर इलेक्ट्रोकेनिकल काउंटरों पर छिद्रित टेप और डेटा पर निर्देश संग्रहीत किए थे।
इन शुरुआती मशीनों का डेटा भंडारण पूरी तरह से केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई के भीतर था। दूसरी ओर, उन्होंने निर्देशों को डेटा के रूप में संग्रहीत करने के लिए पहुँच नहीं दी। एक ऑपरेटर को कार्यक्रमों को लोड करना पड़ा।
एक हार्वर्ड वास्तुकला डेटा को संसाधित कर सकता है और एक ही समय में निर्देशों को निष्पादित कर सकता है, क्योंकि उनमें से प्रत्येक का अपना पता बस है।
नमूना
इस मॉडल की विशेषता यह है कि डेटा और प्रोग्राम कोड के लिए सूचना बसों और भंडारण को शारीरिक रूप से अलग किया जाता है।
चूंकि बसें स्वायत्त रूप से चलती हैं, इसलिए डेटा और प्रोग्राम निर्देश एक ही समय में प्राप्त किए जा सकते हैं, इस प्रकार सिंगल बस डिज़ाइन की गति में सुधार होता है।
इसलिए, हार्वर्ड मॉडल अधिक जटिल हो जाता है। हालांकि, स्वतंत्र रूप से बसें होने से वॉन न्यूमैन वास्तुकला द्वारा उत्पन्न अड़चन से बचा जाता है।
एक कंप्यूटर एक निश्चित जटिलता के सर्किट के लिए तेज हो सकता है, क्योंकि निर्देशों की खोज और डेटा तक पहुंचने के लिए एक एकल मेमोरी बस के लिए संघर्ष नहीं करना पड़ता है।
काम करने के लिए दो मेमोरी एड्रेस हैं। इसलिए, मशीन निर्देशों के लिए एक मेमोरी रजिस्टर और डेटा के लिए एक अन्य मेमोरी रजिस्टर है।
वॉन न्यूमैन आर्किटेक्चर के विपरीत, जो मेमोरी में निर्देशों और डेटा दोनों को स्थानांतरित करने के लिए एक बस का उपयोग करता है, हार्वर्ड आर्किटेक्चर डेटा के लिए एक मेमोरी क्षेत्र और निर्देशों के लिए दूसरा उपयोग करता है।
संशोधित हार्वर्ड आर्किटेक्चर
आज के कंप्यूटरों में प्रोग्राम और डेटा द्वारा उपयोग किए जाने वाले मेमोरी क्षेत्रों का कोई भौतिक विभाजन नहीं है। इस कारण से, यह कहा जा सकता है कि तकनीकी रूप से उनके पास वॉन न्यूमैन वास्तुकला है।
हालांकि, संशोधित हार्वर्ड वास्तुकला आज के कंप्यूटरों का सबसे अच्छा प्रतिनिधित्व करने के लिए कार्य करता है।
यद्यपि वर्तमान प्रसंस्करण इकाइयां मेमोरी साझा करती हैं, उनके पास कुछ तत्व हैं, जैसे अद्वितीय निर्देश, जो डेटा को निर्देशों के साथ उलझने से रोकते हैं। इसे संशोधित हार्वर्ड वास्तुकला कहा जाता है।
इस प्रकार, संशोधित हार्वर्ड वास्तुकला में दो अलग-अलग बसें हैं, एक कोड के लिए और एक डेटा के लिए, लेकिन मेमोरी स्वयं एक भौतिक रूप से साझा तत्व है।
मेमोरी कंट्रोलर वह जगह है जहां परिवर्तन बैठता है, क्योंकि यह डिवाइस वह है जो मेमोरी को संभालता है और इसका उपयोग कैसे किया जाना चाहिए।
आधुनिक कंप्यूटर डिजाइन संशोधित हार्वर्ड वास्तुकला द्वारा समर्थित हैं। उनका उपयोग माइक्रोकंट्रोलर और डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग में किया जाता है।
हार्वर्ड आर्किटेक्चर कैसे काम करता है?
हार्वर्ड वास्तुकला में कार्यक्रम और डेटा के लिए अलग-अलग मेमोरी एड्रेस क्षेत्र हैं।
यह एक सर्किट को इस तरह से डिजाइन करने की क्षमता के परिणामस्वरूप होता है कि प्रोग्राम मेमोरी से जानकारी के प्रवाह को संभालने के लिए एक बस और एक कंट्रोल सर्किट का उपयोग किया जा सकता है और डेटा मेमोरी में सूचना के प्रवाह को संभालने के लिए एक अलग।
अलग-अलग बसों के उपयोग का मतलब है कि डेटा मेमोरी के डेटा के सामयिक हस्तांतरण से बाधित किए बिना एक कार्यक्रम को पुनर्प्राप्त और निष्पादित करना संभव है।
उदाहरण के लिए, इस आर्किटेक्चर के एक साधारण संस्करण में, प्रोग्राम रिकवरी यूनिट प्रोग्राम सीक्वेंस में अगले निर्देश को पुनः प्राप्त करने में व्यस्त हो सकती है और समानांतर में एक डेटा ट्रांसफर ऑपरेशन कर सकती है जो पिछले प्रोग्राम इंस्ट्रक्शन का हिस्सा हो सकता है। ।
इस स्तर पर, हार्वर्ड वास्तुकला की एक सीमा है, क्योंकि आमतौर पर डेटा मेमोरी में प्रोग्राम कोड डालना और वहां से निष्पादित करना संभव नहीं है।
वास्तुकला में परिवर्धन
कई और अधिक जटिल मौजूदा वेरिएंट्स को हार्वर्ड आर्किटेक्चर के सरल रूप में जोड़ा जा सकता है।
एक सामान्य जोड़ कार्यक्रम के डेटा बस में एक निर्देश कैश जोड़ रहा है, जिससे कदम को प्राप्त करने के लिए धीमी मेमोरी पर जाने के बिना, प्रोग्राम के अगले चरण में निर्देश निष्पादन इकाई को तेजी से एक्सेस करने की अनुमति मिलती है। हर बार कार्यक्रम की आवश्यकता होती है।
मेमोरी पते
हार्वर्ड आर्किटेक्चर कंप्यूटर में अलग-अलग निर्देश और डेटा एड्रेस क्षेत्र होते हैं: इंस्ट्रक्शन एड्रेस एक डेटा एड्रेस वन के समान क्षेत्र नहीं है।
निर्देश पता एक में एक चौबीस-बिट मान हो सकता है, जबकि डेटा पता एक आठ-बिट बाइट का संकेत दे सकता है, जो उस चौबीस-बिट मूल्य का हिस्सा नहीं है।
मेमोरी सिस्टम
जैसा कि निर्देशों और डेटा के लिए एक अलग मेमोरी क्षेत्र है, दोनों संकेतों और कोड और डेटा की मेमोरी स्टोरेज को अलग करता है, इससे प्रत्येक मेमोरी सिस्टम को एक साथ एक्सेस करना संभव हो जाता है।
फायदा
- ट्रांसमिशन में भ्रष्टाचार की संभावना कम है, क्योंकि डेटा और निर्देश विभिन्न बसों के माध्यम से स्थानांतरित किए जाते हैं।
- डेटा और निर्देश उसी तरह से एक्सेस किए जाते हैं।
- निर्देशों और डेटा के लिए अलग-अलग स्टोरेज मीडिया की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, आप सस्ती रोम में निर्देश और महंगी रैम में डेटा डाल सकते हैं।
- दो यादें विभिन्न सेल आकारों का उपयोग कर सकती हैं, जिससे संसाधनों का प्रभावी उपयोग हो सकता है।
- इसमें अधिक मेमोरी बैंडविड्थ है, जो निर्देशों और डेटा के लिए अलग-अलग यादें होने से अधिक अनुमानित है।
सुरक्षा स्तर
जिन सिस्टमों में मेमोरी मैनेजमेंट यूनिट नहीं होती है, यह एक अतिरिक्त स्तर की सुरक्षा प्रदान करता है, क्योंकि डेटा को कोड के रूप में शुरू नहीं किया जा सकता है, जो सिस्टम को कई समस्याओं, जैसे कि बफर ओवरफ्लो को उजागर करेगा।
यही कारण है कि यह माइक्रोवेव या घड़ी की तरह छोटे एम्बेडेड सिस्टम के साथ लोकप्रिय है।
उच्च गति
हार्वर्ड आर्किटेक्चर एक निर्देश पढ़ सकता है और डेटा मेमोरी को एक साथ तेज गति से एक्सेस कर सकता है।
यह अधिक प्रदर्शन प्रदान करता है, क्योंकि यह अलग-अलग यादों में संग्रहीत डेटा और निर्देशों को एक साथ प्राप्त करने और विभिन्न बसों के माध्यम से यात्रा करने की अनुमति देता है।
हार्वर्ड आर्किटेक्चर आमतौर पर कंप्यूटर की एक निश्चित स्तर की जटिलता के साथ वॉन न्यूमैन आर्किटेक्चर की तुलना में तेजी से चलने में मदद करेगा, जब तक कि कोड और डेटा यादों के बीच संसाधनों को साझा करना आवश्यक न हो।
यदि पिन सीमाएँ या अन्य कारक दोनों मेमोरी स्पेस तक पहुँचने के लिए एकल बस के उपयोग को मजबूर करते हैं, तो ये लाभ बड़े पैमाने पर शून्य होने की संभावना है।
नुकसान
अधिक जटिलता और लागत
हार्वर्ड वास्तुकला के साथ समस्या इसकी बड़ी जटिलता और लागत है क्योंकि एक डेटा बस के बजाय, दो की अब आवश्यकता है।
दो-बस कंप्यूटर का उत्पादन करना बहुत अधिक महंगा है और निर्माण में अधिक समय लगता है। इसके लिए दो बसों के लिए एक नियंत्रण इकाई की आवश्यकता होती है, जो अधिक जटिल और समय लेने वाली और विकसित करने के लिए महंगी हो।
इसका मतलब निर्माताओं के लिए अधिक जटिल कार्यान्वयन है। यह सीपीयू पर अधिक पिन, एक अधिक जटिल मदरबोर्ड और रैम चिप्स को डुप्लिकेट करने के साथ-साथ अधिक जटिल कैश डिज़ाइन की आवश्यकता होती है।
थोड़ा उपयोग
हार्वर्ड वास्तुकला का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है, जिससे इसे लागू करना अधिक कठिन हो जाता है। यही कारण है कि यह शायद ही कभी सीपीयू के बाहर उपयोग किया जाता है।
हालांकि, इस आर्किटेक्चर को कभी-कभी सीपीयू के भीतर अपने कैश का प्रबंधन करने के लिए उपयोग किया जाता है।
स्मृति स्थान का दुरुपयोग
जब डेटा मेमोरी में खाली जगह होती है, तो इसका उपयोग निर्देशों को स्टोर करने और इसके विपरीत करने के लिए नहीं किया जा सकता है।
इसलिए, विशेष यादें जो उनमें से प्रत्येक के लिए समर्पित हैं, उनके निर्माण में सावधानीपूर्वक संतुलित होनी चाहिए।
संदर्भ
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- स्कॉट थॉर्नटन (2018)। वॉन-न्यूमैन और हार्वर्ड आर्किटेक्चर के बीच अंतर क्या है? माइक्रोकंट्रोलर टिप्स। से लिया गया: microcontrollertips.com
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