Arquitetura Harvard
A Arquitetura de Harvard baseia-se em um conceito mais recente que a de Von Neumann, tendo surgido da necessidade de se pôr o microcontrolador para trabalhar mais rápido. É uma arquitetura de computador que se distingue das outras por possuir duas memórias diferentes e independentes em termos de barramento e ligação ao processador. É utilizada nos microcontroladores PIC. Tem, como principal característica, o acesso à memória de dados de modo separado em relação à memória de programa.
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Reduced Instruction Set Computer ou Computador com um Conjunto Reduzido de Instruções (RISC) é uma linha de arquitetura de processadores que favorece um conjunto simples e pequeno de instruções que levam, aproximadamente, a mesma quantidade de tempo para serem executadas. A maioria dos microprocessadores modernos são RISCs, por exemplo DEC Alpha, SPARC, MIPS, e PowerPC. O tipo de microprocessador mais largamente usado em desktops, o x86, é mais CISC do que RISC, embora chips mais novos traduzam instruções x86 baseadas em arquitetura CISC em formas baseadas em arquitetura RISC mais simples, utilizando prioridade de execução. Os processadores baseados na computação de conjunto de instruções reduzido não tem micro-programação, as instruções são executadas diretamente pelo hardware. Como característica, esta arquitetura, além de não ter microcódigo, tem o conjunto de instruções reduzido, bem como baixo nível de complexidade.
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CISC (sigla para Complex Instruction Set Computer, ou, em uma tradução literal, "Computador com um Conjunto Complexo de Instruções") é uma linha de arquitetura de processadores capaz de executar centenas de instruções complexas diferentes sendo, assim, extremamente versátil. Exemplos de processadores CISC são os 386 e os 486 da Intel. Os processadores baseados na computação de conjunto de instruções complexas contêm uma microprogramação, ou seja, um conjunto de códigos de instruções que são gravados no processador, permitindo-lhe receber as instruções dos programas e executá-las, utilizando as instruções contidas na sua microprogramação. Seria como quebrar estas instruções, já em baixo nível, em diversas instruções mais próximas do hardware (as instruções contidas no microcódigo do processador). Como característica marcante esta arquitetura contém um conjunto grande de instruções, a maioria deles em um elevado grau de complexidade.
As raízes da arquitetura Harvard se originam na Universidade de Harvard com o projeto do computador Harvard Mark I que foi criado entre 1937 a 1944, durante a II Guerra Mundial, idealizado por Howard Aiken com o apoio da IBM e da marinha norte americana foi considerado o primeiro projeto de computador. Utilizava muitas válvulas, as operações internas eram controladas por relés e os cálculos eram realizados mecanicamente. Integrava conceitos de computadores digitais e analógicos, pois tinha sistema eletrônico e mecânico na mesma máquina. H. Aiken, o pesquisador que desenvolveu Mark I, construiu outras versões deste computador. Apesar de ter se originado do Mark I, a arquitetura Harvard só foi novamente impulsionada a partir da década de 70 com a criação de circuitos integrados por diversas empresas do segmento como a Signetics, que criou o dispositivo 8x300, a intel com o 8048, a General Instruments para uso como interface controladora de periféricos (PIC) que foi projetada para compensar o fraco barramento de I/O da sua CPU CP1600 de 16 bits.
A Arquitetura de Harvard Modificada é uma variação da Arquitetura de Harvard que permite que o conteúdo da memória de programa seja acedido como se fosse memória de dados. Esta é a principal diferença entre as duas arquiteturas. Quase todos os computadores pessoais modernos possuem Arquitetura de Harvard Modificada. Exemplos da Arquitetura de Harvard Modificada:
Na Arquitetura de Harvard, não é necessário usar as duas memórias, pois elas possuem características em comum. Em especial, a largura da palavra, o tempo, tecnologia, implementação e estrutura de endereço de memória pode ser diferente. Em alguns sistemas, as instruções podem ser armazenadas na memória somente como leitura, enquanto a memória de dados, geralmente, requer leitura e escrita de memória. Em alguns sistemas, há mais memórias de dados para endereços de instrução do que memórias de instruções, pois são mais amplas do que os endereços de dados.
A diferença entre a arquitetura Harvard e a de Von Neumann é que a primeira separa o armazenamento e o comportamento das instruções do CPU e os dados, enquanto a última utiliza o mesmo espaço de memória para ambos. Nos CPUs atuais, é mais comum encontrar a arquitetura Von Neumann, mas algumas coisas da arquitetura Harvard também são vistas. Nessas distintas arquiteturas, temos vantagens e desvantagens. Na Arquitetura de Harvard, os caminhos de dados e de instrução são distintos. Já na arquitetura Von-Neumann, é processada uma única informação por vez, visto que, nessa tecnologia, instruções e dados percorrem o mesmo barramento, o que torna o processo lento em relação à arquitetura Harvard. A arquitetura Harvard é mais utilizada nos microcontroladores, pois proporcionam maior velocidade de processamento, pois, enquanto a CPU processa uma informação, outra nova informação está sendo buscada, de forma sucessiva.
