树莓派是基于哈佛架构的吗？答案

【问题标题】：Is the Raspberry Pi based on Harvard Architecture?树莓派是基于哈佛架构的吗？
【发布时间】：2017-06-12 22:39:27
【问题描述】：

我的印象是 Raspberry Pi 的 ARM 处理器虽然具有 armhf 微架构，但仍然遵循 冯诺依曼 架构（主要是共享指令和数据的主存储器）。

但是，我在计算机科学教科书中看到了这一行（AQA 第 2 单元的 A Level Computer Science，Kevin R Bond 2016，pg265）

树莓派计算机基于哈佛架构

在网上搜索后，我找不到任何可靠的来源可以证明或反驳这一说法。这是错误的吗？我会很感激答案中给出的来源。

（我知道 Raspberry Pi SE 存在，但鉴于标签不存在，我认为将其发布在这里更合适）

【问题讨论】：

我将把这个话题称为堆栈溢出，因为它与编程问题无关。
@Takarii 你会建议哪个 Stack Exchange？ cpu-architecture 拥有大量追随者，而 Raspberry Pi SE 包含 Harvard 或 Von Neumann 的问题为零
@Takarii 我会澄清措辞，但你能找到这些陈述的来源吗？运行哈佛的 Linux 计算机似乎很少见，因为这通常是 Arduino 和协处理器的领域
请记住，虽然很多 Pi 发行版都是基于 linux 的，但并非全部都是。最终，它们基于 RISC 微指令集。例如，Windows 10 IoT 和 RISC OS Pi 不是 linux 发行版，但可以在 pi 上完美运行
@Takarii 我不明白的是 Raspbian（我理解为）本质上是 Debian 重新编译器，如何在这样一个根本不同的系统上运行。在像桌面操作系统这样复杂的东西中，指令和数据之间的分离在哪里？ Pi SoC 是否共享 RAM 但不共享总线？

标签： raspberry-pi arm cpu-architecture von-neumann harvard-architecture

【解决方案1】：

具体来说，使用该架构的不是 pi，而是它拥有的处理器。

最初的树莓派使用 ARM 11 芯片（后来的版本迁移到 CORTEX-A 芯片），ARM 使用 ARM9 芯片从冯诺依曼架构转移到哈佛

https://en.wikipedia.org/wiki/ARM9

另外，这是来自 ARM 的产品页面

https://www.arm.com/products/processors/classic/arm9/index.php

注意，假设没有提到架构有任何变化，CORTEX-A 内核也保持了这一点

【讨论】：

【解决方案2】：

尽管 CPU 的内部架构可能类似于哈佛，具有独立的指令和数据缓存和总线，但 SoC 的其余部分仍然只有一个主存储器，并且指令和数据总线都连接到同一个内存.来自https://en.wikipedia.org/wiki/ARM9：

在这一代设计中，ARM 从冯诺依曼架构（普林斯顿架构）转变为具有独立指令和数据总线（以及缓存）的哈佛架构，显着提高了其潜在速度。大多数集成这些内核的硅芯片会将它们封装为modified Harvard architecture 芯片，将两条地址总线组合在分离的 CPU 缓存和紧密耦合的内存的另一侧。

来自有关修改后的哈佛架构的链接页面：

大多数现代计算机改为实现修改哈佛架构。

最常见的修改是构建一个内存层次结构，其中 CPU 缓存将指令和数据分开。这统一了除了数据和指令地址空间的一小部分之外的所有内容，提供了冯诺依曼模型。大多数程序员从不需要意识到处理器内核实现了（修改后的）哈佛架构这一事实，尽管他们受益于它的速度优势。只有将指令写入数据存储器的程序员才需要注意缓存一致性等问题。

任何现代 x86 芯片也是如此。

这对 Raspbian 没有任何问题，它只是对普通 Debian 为 Raspberry Pis 进行的特殊重新编译； raspbian 的主要区别在于它的 arm 目标（armv6+vfp hardfloat）与其他现有的 arm debian 发行版（针对 armv4t 或 armv7+vfp hardfloat）不同。

【讨论】：