Гарвардская и фон неймовская, разница на практике? Опции

[Zelepuk]

Какая разнится между гарвардской и фон неймовской архитектурой для С-программиста?
Если можно конкретный жизненный пример.
Заранее благодарен.

[V_G]

Да, для Си-программиста разницы никакой.
Разница в скорости работы полученного кода.
Элементарная операция сложения операндов из внешней памяти в Неймановской архитектуре требует 3 последовательных обращений к памяти (загрузка команды, загрузка 1-го операнда, загрузка 2-го операнда/выполнение сложения).
При Гарвардской архитектуре эта же операция потребует уже 2 обращения: загрузка команды из памяти программ и одновременно загрузка 1-го операнда из памяти данных, затем загрузка второго операнда и выполнение инструкции.
Налицо выигрыш 33% в скорости.
Плюс гарвардская архитектура позволяет делать разные разрядности памяти программ и данных, благодаря чему все или подавляющее большинство кодов инструкций имеют длину всего в одно слово, что также ускоряет их загрузку.

[777777]

Да, для Си-программиста разницы никакой.

Агащязпрям. Попробуйте в AVR создать массив констант в памяти программ и обратиться к нему - сразу поймете разницу.

[Палыч]

Попробуйте в AVR создать массив констант в памяти программ и обратиться к нему - сразу поймете разницу.

С точки зрения языка Си: в какой памяти размещен массив - разницы не будет, обращение к элементам массива будет одинаково (что-то типа M[i]). Другое дело - указатели, но эту проблему должны решать компиляторописатели - решили же эту проблему в Keil...

[777777]

С точки зрения языка Си: в какой памяти размещен массив - разницы не будет, обращение к элементам массива будет одинаково (что-то типа M[i]). Другое дело - указатели, но эту проблему должны решать компиляторописатели - решили же эту проблему в Keil...

В кейле это решили введением нестандартных ключевы слов.

Дык в ГЦЦ решено давным давно.

Да ну? И как же это сделано? Неужели в стандарт языка ввели новое ключевое слово, означающее размещение переменной в памяти программ?

Не надо было бы пеарить обертки типа PROGMEM - не появилось бы надстроек соответствующих. Бы.

Я ничего не понял в этом предложении. Нельзя ли поподробнее и по-русски?

С точки зрения языка Си: в какой памяти размещен массив - разницы не будет, обращение к элементам массива будет одинаково (что-то типа M[i]). Другое дело - указатели, но эту проблему должны решать компиляторописатели - решили же эту проблему в Keil...

Кстати о кейле: вообще-то топикстартер поставил вопрос "Какая разнится между гарвардской и фон неймовской архитектурой для С-программиста?" И вы дружно начали кричать, что разницы никакой. Но во-первых даже при размещении массива программист должен не просто написать M[i], а еще и указать в какой именно памяти он хочет его разместить - а значит разница для программиста уже есть. И после этого он должен пользоваться указателями соответствующего типа чтобы не перепутать обращение к разным типам памятей - и как после этого можно утверждать что для программиста разницы никакой?

[Ruslan1]

Кстати о кейле: вообще-то топикстартер поставил вопрос "Какая разнится между гарвардской и фон неймовской архитектурой для С-программиста?" И вы дружно начали кричать, что разницы никакой.
Но во-первых даже при размещении массива программист должен не просто написать M[i], а еще и указать в какой именно памяти он хочет его разместить - а значит разница для программиста уже есть.

Вы считаете, что применение программистом слов "static" и "const" зависит от типа архитектуры ядра?

И после этого он должен пользоваться указателями соответствующего типа чтобы не перепутать обращение к разным типам памятей - и как после этого можно утверждать что для программиста разницы никакой?

Давайте определимся. Вы говорите о проблемах и различии в си-программе не для гарвард-негарвард, а при написании программ на одном конкретном гарвардоподобном ядре при применении одного конкретного компилятора. И проецируете эти проблемы на все прцессоры и все компиляторы. Но это не так, есть гарвардоподобные ядра и компиляторы к ним, в которых описанных вами проблем нет.

Я больше скажу- желание разместить данные по какому-либо физическому адресу может прийти в голову и при пользовании фон-неймановским ядром

[777777]

Вы считаете, что применение программистом слов "static" и "const" зависит от типа архитектуры ядра?

А вы считаете, что они предназначены для размещения данных в той или иной памяти? Впрочем, это распространенная ошибка.

Объясняю: спецификатор const преднаначен лишь для того, чтобы сказать компиляторору, что эта переменная (или, если это указатель, то данные на которые он указывает) не должны меняться. И поэтому если компилятор встретит код, который меняет эти данные, он должен выдать не него ошибку. Но это не значит, что они могут размешаться в памяти программ! Поясню на конкретном примере: функция strcpy имеет такой прототип:

char* strcpy( char *strDestination, const char *strSource);

strSource здесь - константный указатель на char. Значит ли это, чо компилятор при трансляции этой функции должен при обращении к данным, адресуемым этим указателем, генерировать код для обращении к памяти программ? Разумеется нет, ведь я могу использовать эту функцию для пересылки строк из памяти данных! Поэтому const нельзя использовать для таких целей, для этого могут использоваться только нестандартные спецификаторы. Тем более, что типы памятей могут не ограничиваться только памятью команд и данных, в том же 8051 есть области DATA, IDATA, XDATA, и другие, о которых стандарт Си не обязан ничего знать.

Что же касается static, то он вообще не имеет отношения к размещению данных (за исключением некоторых мелочей, не относящихся к обсуждаемому вопросу).

Давайте определимся. Вы говорите о проблемах и различии в си-программе не для гарвард-негарвард, а при написании программ на одном конкретном гарвардоподобном ядре при применении одного конкретного компилятора. И проецируете эти проблемы на все прцессоры и все компиляторы. Но это не так, есть гарвардоподобные ядра и компиляторы к ним, в которых описанных вами проблем нет.

Мудреное предложение которое трудно понять. Я говорю о том, о чем спрашивал топикстартер, а именно: "Какая разнится между гарвардской и фон неймовской архитектурой для С-программиста?" Заметте, речь идет не о проблемах, а о разнице. А она безусловно есть и программист обязательно должен эту разницу учитывать.

Я больше скажу- желание разместить данные по какому-либо физическому адресу может прийти в голову и при пользовании фон-неймановским ядром

Я ничего не говорил о размещении по физическому адресу. Я говорю о размещении данных в памяти разных типов.

Если Вы ведете речь о размещении массива, то - да, нестандартные ключевые слова для этого ввели в большенство трансляторов.

Разумеется о размещении, перед тем как пользоваться переменными, их нужно создать, а для этого подумать где им место. И в 8081 этот вопрос программист должен продумывать очень тщательно - какие переменные лучше поместить в DATA, а какие в IDATA - ошибки в выборе могут кардинально поменяь производительность.

Я же говорил об указателе: в Keil - "Generic Pointers", транслятор сам "разбирается" с типами памяти.

А, вы об этом уродстве? Вот уж не думал, что ими кто-то реально пользуется. Нужно быть идиотом, чтобы тщательно продумав о размещении переменных (DATA, IDATA или XDATA) после этого обращаться ко всем ним через generic указатели.

Если программист хочет разместить массив именно в конкретной памяти - то некоторая разница есть (при описании массива). Но, можно, и - "по-умолчанию" (не всегда эффективно и возможно). Про указатели - см. выше (Generic Pointers).

Вот именно! Вы прекрасно понимаете, что это сильно влияет на эффективность, но при этом заявляете новичкам, что дла программиста нет никакой разницы какая архитектура у процессора! Может не стоит разбрасываться такими вредными советами, тем более понимая их вредность?

Сообщение отредактировал 777777 - Nov 3 2011, 10:04

[Ruslan1]

Мудреное предложение которое трудно понять. Я говорю о том, о чем спрашивал топикстартер, а именно: "Какая разнится между гарвардской и фон неймовской архитектурой для С-программиста?" Заметте, речь идет не о проблемах, а о разнице. А она безусловно есть и программист обязательно должен эту разницу учитывать.

Перевожу.
А вам не кажется, что вы говорите не об архитектуре (гарвард) а о микроконтроллере AVR?
Потому что есть например майкрочип (тоже гарвард), у которого всех описанных вами заморочек нет вообще?

[777777]

Перевожу.
А вам не кажется, что вы говорите не об архитектуре (гарвард) а о микроконтроллере AVR?

Я говорю об архитектуре.

Потому что есть например майкрочип (тоже гарвард), у которого всех описанных вами заморочек нет вообще?

То есть как это нет? Как считать байт в W из ОЗУ? А как из памяти команд?

[Ruslan1]

Я говорю об архитектуре.

То есть как это нет? Как считать байт в W из ОЗУ? А как из памяти команд?

res = W * 5;

независимо от того, что такое W - переменная или константа.

или я не понял вопроса.

[777777]

res = W * 5;

независимо от того, что такое W - переменная или константа.

или я не понял вопроса.

Скорее всего. Речь идет о размещении в памяти программ больших константных массивов. Или, вообще - о различиях в обращении к памяти программ и памяти данных (а именно наличием двух, как минимум, видов памяти и отличается гарвардская архитектура от фон-неймановской).

И даже не обязательно речь идет о константах - в некоторых сигнальных процессорах ADSP и память данных, и память программ находятся в ОЗУ, благодаря чему запись разрешена и в память программ тоже. Неужели и здесь для программиста архитектура не играет роли?

[V_G]

Неужели и здесь для программиста архитектура не играет роли?

Глубоко копаете! Если имеется в виду ответ для начинающего, то не играет роли в большинстве случаев.
А когда дело дойдет до тонкостей, нюансы и проявятся. И если все-таки компилятор хорошо написан, нюансы обращений к разным типам памяти будут предельно тонкими.
И уж в любом случае архитектура для C-программиста играет куда меньшую роль, чем для asm-программиста.

[777777]

Глубоко копаете! Если имеется в виду ответ для начинающего, то не играет роли в большинстве случаев.

Меня всегда удивляло высокомерие здешней публики. Сам факт наличия раздела "для начинающих" чего стоит! Я такого не видел ни на одном форуме! Неудивительно что мои предложения ликвидировать этот раздел не нашли понимания. Действительно, если не будет такого раздела, то как великие гуру будут удовлетворять свое ЧСВ? Да и тонкости в отличиях архитектур начинающему объяснять не следует, а то еще выучит и станет умнее вас, это же непорядок!

А когда дело дойдет до тонкостей, <...>

Как же он дойдет до тонкостей, если вы их от него тщательно скрываете?!

[V_G]

Как же он дойдет до тонкостей, если вы их от него тщательно скрываете?!

Вообще-то я к гуру себя не причисляю, а реплика была всего лишь к тому, что все надо изучать постепенно. Если вывалить на голову начинающего сразу все нюансы-тонкости, то легко запутаться. Тут уже 2 страницы споров гуру между собой по нюансам, а всего-то нужен был коротенький ответ.
Ну, и изучать эти нюансы-тонкости все-таки лучше на практике, а не по ответам на форуме. Тогда и скрыть что-то сложно будет.

[Ruslan1]

Вообще-то я к гуру себя не причисляю, а реплика была всего лишь к тому, что все надо изучать постепенно. Если вывалить на голову начинающего сразу все нюансы-тонкости, то легко запутаться. Тут уже 2 страницы споров гуру между собой по нюансам, а всего-то нужен был коротенький ответ.
Ну, и изучать эти нюансы-тонкости все-таки лучше на практике, а не по ответам на форуме. Тогда и скрыть что-то сложно будет.

1. Разницы для си-программиста нет никакой.
2. Есть нюансы при использовании кривых компиляторов, 777777 любезно упомянул об одном из них применительно к гарварду. Уверен, можно найти также кривой компилятор и для фон-неймана. Под "кривым" подразумевается компилятор, оставляющий программисту самому организовывать доступ к разным типам данных, расположенным в разной памяти. Хороший компилятор делает это сам, при его использовании программист не должен заниматься архитектурозависимыми вопросами вообще. Собственно в этом и смысл хорошего компилятора- взять на себя рутинную работу.
3. Мне неизвестны нюансы архитектуры, о которых должен знать си-программист. Если речь идет о том чтобы выжать максимальную эффективность, то программисту нужно знать не нюансы архитектуры, а нюансы конкретного компилятора и конкретного микроконтроллера вплоть до последней ревизии ерраты. Подчеркну, к архитектуре это не имеет никакого отношения.

[777777]

1. Разницы для си-программиста нет никакой.

Смелое заявление!

2. Есть нюансы при использовании кривых компиляторов, 777777 любезно упомянул об одном из них применительно к гарварду. Уверен, можно найти также кривой компилятор и для фон-неймана. Под "кривым" подразумевается компилятор, оставляющий программисту самому организовывать доступ к разным типам данных, расположенным в разной памяти. Хороший компилятор делает это сам, при его использовании программист не должен заниматься архитектурозависимыми вопросами вообще. Собственно в этом и смысл хорошего компилятора- взять на себя рутинную работу.

Фигасе заявочки! Да если компилятор решает за программиста где разместить те или иные данные, то его надо выкидывать нахрен! Даже const массивы нельзя располагать во флэш без ведома программиста - мало ли как мне захочется их проинициализировать, может это будет делать бутлоадер загружая их при включении по USART. А про const-указатели я уже писал. Забота компилятора лишь в том, чтобы следить за тем, чтобы программист не написал код, пишущий в эту область.

3. Мне неизвестны нюансы архитектуры, о которых должен знать си-программист. Если речь идет о том чтобы выжать максимальную эффективность, то программисту нужно знать не нюансы архитектуры, а нюансы конкретного компилятора и конкретного микроконтроллера вплоть до последней ревизии ерраты. Подчеркну, к архитектуре это не имеет никакого отношения.

Еще более смелое заявление. Странно видеть программиста, исследующего отличия в ревизиях конкретного микроконтроллера, но полностью игнорирующего его архитектуру.

[Harvester]

Фигасе заявочки! Да если компилятор решает за программиста где разместить те или иные данные, то его надо выкидывать нахрен! Даже const массивы нельзя располагать во флэш без ведома программиста - мало ли как мне захочется их проинициализировать, может это будет делать бутлоадер загружая их при включении по USART. А про const-указатели я уже писал. Забота компилятора лишь в том, чтобы следить за тем, чтобы программист не написал код, пишущий в эту область.

А вот для того, чтобы программист мог реализовать все свои хотелки, и существуют нестандартные (и компиляторозависимые) расширения языка.
Но, повторю уже неоднократно прозвучавшую мысль, к архитектуре МК это не имеет ни малейшего отношения

[777777]

А вот для того, чтобы программист мог реализовать все свои хотелки, и существуют нестандартные (и компиляторозависимые) расширения языка.
Но, повторю уже неоднократно прозвучавшую мысль, к архитектуре МК это не имеет ни малейшего отношения

Нестандартное компиляторозависимое расширение кейла для размещения данных в памяти DATA, IDATA и т.д., а также нестандартное расширение gcc PROGMEM для размещения данных в памяти программ - не имеют, оказывается, отношения к архитектурам этих МК!

Всё, это конец, пора эту дискуссию завязывать.