软考高级架构师：嵌入式处理器体系结构

一、AI 讲解

嵌入式处理器体系结构中，冯诺依曼结构和哈佛结构是两种最基本的设计模式，它们各有特点和典型应用场景。

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冯诺依曼结构特点详解：

• 简化设计与实现：将程序和数据统一存储简化了计算机的设计，使得早期的计算机设计与制造变得可行。
• 灵活性：由于程序存储在内存中，因此可以通过改变内存中的程序来改变计算机的行为，增加了计算机的灵活性和通用性。
• 瓶颈问题：所有的数据和指令传输都要通过同一个总线，当处理器速度快于存储速度时，会造成处理器大部分时间在等待数据，这就是著名的“冯诺依曼瓶颈”。

哈佛结构特点详解：

• 效率提高：由于指令和数据分别存储，可以同时对指令和数据进行访问，极大地提高了数据处理的速度。
• 适合特定应用：特别适用于需要大量计算和高数据处理性能的应用场景，如数字信号处理。
• 成本与复杂度：相比冯诺依曼结构，哈佛结构的设计和实现更为复杂，成本也相对较高。

二、AI 出题

（1）题目

1. 下列关于冯诺依曼结构的描述，错误的是： A. 指令和数据共用同一个存储器 B. 适用于需要大量计算和高数据处理性能的应用 C. 结构简单，易于实现 D. 可能会产生瓶颈问题
2. 哈佛结构的特点不包括： A. 指令和数据分别拥有自己的存储器和通信总线 B. 适合于流水线和并行处理 C. 所有的数据和指令传输都要通过同一个总线 D. 结构比冯诺依曼复杂，成本较高
3. 冯诺依曼结构适合应用于： A. 通用计算机 B. 高性能计算应用 C. 数字信号处理 D. 特定的嵌入式系统
4. 在哈佛结构中，下面哪项是不可能的？ A. 同时访问指令和数据 B. 通过改变内存中的程序来改变计算机的行为 C. 指令和数据使用同一个通信总线 D. 提高数据处理的速度
5. 下列哪一项是冯诺依曼结构的缺点？ A. 结构简单 B. 灵活性高 C. 可能会产生瓶颈问题 D. 适用于通用计算机
6. 哈佛结构在以下哪个领域中应用最广泛？ A. 个人电脑 B. 数字信号处理 C. 通用计算机系统 D. 文本编辑软件
7. 与冯诺依曼结构相比，哈佛结构的一个主要优势是什么？ A. 结构更简单 B. 成本更低 C. 可以同时访问指令和数据 D. 只适用于特定应用
8. 关于“冯诺依曼瓶颈”，下列描述正确的是： A. 是因为指令和数据分开存储造成的 B. 只存在于哈佛结构中 C. 指数据传输速度超过处理器速度造成的瓶颈 D. 指所有的数据和指令传输都要通过同一个总线，可能造成处理器等待
9. 哈佛结构与冯诺依曼结构相比，设计和实现的复杂性： A. 更简单 B. 更复杂 C. 完全相同 D. 无法比较
10. 在冯诺依曼

结构中，改变计算机行为的方式是： A. 增加处理器的速度 B. 改变内存中的程序 C. 将指令和数据分开 D. 使用更高效的通信总线

（2）答案和解析

1. B。正确答案：B。冯诺依曼结构由于指令和数据共用存储器，更适用于通用计算而不是高性能计算。
2. C。正确答案：C。哈佛结构的一个重要特征是指令和数据分别拥有自己的存储器和通信总线，不会全部通过同一个总线。
3. A。正确答案：A。冯诺依曼结构由于其结构的简单性和灵活性，非常适合通用计算机的应用。
4. C。正确答案：C。在哈佛结构中，指令和数据使用不同的通信总线，所以C是不可能的。
5. C。正确答案：C。冯诺依曼结构的一个主要缺点是可能会产生瓶颈问题，因为所有的数据和指令传输都要通过同一个总线。
6. B。正确答案：B。哈佛结构因为其能够提高数据处理的速度，特别适合于数字信号处理等领域。
7. C。正确答案：C。与冯诺依曼结构相比，哈佛结构可以同时访问指令和数据，这是其一个主要优势。
8. D。正确答案：D。“冯诺依曼瓶颈”是指所有的数据和指令传输都要通过同一个总线，可能会造成处理器在等待数据，降低效率。
9. B。正确答案：B。哈佛结构比冯诺依曼结构更复杂，设计和实现的难度以及成本也相对较高。
10. B。正确答案：B。在冯诺依曼结构中，通过改变内存中的程序可以改变计算机的行为，这是其灵活性的体现。

三、真题

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