MİKROİŞLEMCİ MİMARİSİ

Bilgisayar / mikro denetleyici mimari özellikleri (yapıları) iki farklı referans noktası temel alınarak sınıflandırılabilir, bunlar;
• Hafıza organizasyonu açısından mikroişlemci mimarileri
• Komut isleme tekniği açısından mikroişlemci mimarileri

1-) HAFIZA ORGANİZASYONU AÇISINDAN MİKROİŞLEMCİ MİMARİLERİ 

Mikroişlemciler, mimarileri bellek organizasyonu referans alınarak 'Princeton / Von Neuman' ve 'Harvard' mimarileri olmak üzere iki farklı gruba ayrılabilir.Bu mimariler ABD savunma bakanlığının askeri amaçlı bir proje için açtığı tasarım yarışması sonucu ortaya çıkarılmışlardır. 'Von Neuman' mimarisi Princeton Üniversitesi tarafından, 'Harvard' mimarisi ise Harvard
Üniversitesi tarafından tasarlanmıştır.İlk mikroişlemcilerde o günkü teknolojiye uygun olan 'Von Neuman' mimarisi tercih edilse de, daha sonraki süreçte mikroişlemci / mikro denetleyici teknolojisindeki gelişmelerle 'Harvard' mimarisi özellikle mikroişlemci tasarımında standart hale gelmiş bulunmaktadır.Günümüzde bu iki mimari yapının özelliklerini de içeren, karışık (hibrid) mimariye sahip mikroişlemcilerde (MAXQ ailesi) bulunmaktadır. Hibrid mimariye sahip mikroişlemcilerde, iki mimarinin üstün olan özellikleri kullanılarak performans artışı elde edilmesi amaçlanmaktadır.Mikroişlemcilerde genelde Harvard mimarisine uygun olarak tasarlanırken, Von Neuman mimarisi kişisel bilgisayarlarda (PC) tercih edilmektedir. 

VON NEUMAN MİMARİSİ:

Bilgisayarlarda ilk kullanılan ve adını mimariye yön veren ünlü matematikçi John von Neuman'dan alan bir mimari yaklaşımıdır. Bazı kaynaklarda Princeton mimarisi de denilmektedir.
Von Neuman mimarisinde, veri(RAM bellekte tutulmaktadır) ve komutlar(ROM bellekte tutulmaktadır) bellekten tek bir yoldan mikroişlemciye getirilerek işlenmektedir. Program ve veri aynı bellekte bulunduğundan, komut ve veri gerekli olduğunda aynı iletişim yolunu kullanırlar
Von Neuman mimarisine sahip bir bilgisayar şu adımları gerçekleştirir:
1. Program sayıcısının gösterdiği adresten (bellekten) komutu al getir (Fetch).
2. Program sayıcısının içeriğini bir artır.
3. Getirilen komutun kodunu kontrol birimini kullanarak çöz.
4. İlk adıma geri dön.
Von Neuman mimarisinde, veri bellekten alınıp işledikten sonra tekrar belleğe gönderilmesinde çok zaman harcanır. Bu işlemler bilgisayarı yavaşlattığından, bilgisayar tasarımcılarının tabiriyle bir dar boğaz oluşturmaktadır.Bundan başka, veri ve komutlar aynı bellek biriminde depolandığından, yanlışlıkla komut diye veri alanından kod getirilmesi sıkıntılara sebep olmaktadır. Bu mimari yaklaşıma sahip olan bilgisayarlar günümüzde, verilerin işlenmesinde, bilginin derlenmesinde ve sayısal problemlerde olduğu kadar endüstriyel denetimlerde de başarılı bir şekilde kullanılmaktadır.Bellek erişiminde, hızlı belleklerden sayılan önbelllek (cach memory) sistemlerinin kullanılmasıyla büyük bant genişliği ve düşük gecikme elde edilerek Von Neuman 
mimarisinin dar boğazı aşılabilir. Ön-bellekler, komut ve veri olmak üzere ikiye ayrılmış ve işlemcinin içerisine yerleştirilmiştir.

HARVARD MİMARİSİ:

Harvard mimarili bilgisayar sistemlerinde, von Neuman mimarisinden farklı olarak veri (RAM bellekte tutulmaktadır) ve komutlar (ROM bellekte tutulmaktadır) farklı belleklerde tutulmaktadır. Buna göre, veri ve komut aktarımında iletişim yolları da bir birinden bağımsız yapıdadır. Komutla birlikte veri aynı saykılda farklı iletişim yolundan ilgili belleklerden alınıp işlemciye getirilebilir. Getirilen komut işlenip ilgili verisi veri belleğinden alınırken sıradaki komut, komut(program) belleğinden alınıp getirilebilir. Bu önden alıp getirme işlemi, dallanma haricinde hızı iki katına çıkarabilmekledir.Harvard mimarisi günümüzde daha çok sayısal sinyal işlemcileri (DSP) ve mikro denetleyicilerde kullanılmaktadır. PIC mikro denetleyicilerde Harvard mimarisini kullanmaktadır.