ハーバードアーキテクチャって何？：Q&Aで学ぶマイコン講座（36）（1/3 ページ）

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。今回は、初級者の方からよく質問される「ハーバードアーキテクチャって何？」です。

[菅井賢（STマイクロエレクトロニクス），EDN Japan]

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　素朴な疑問から技術トラブルなどマイコンユーザーのあらゆる悩みに対し、マイコンメーカーのエンジニアが回答していく連載「Q&Aで学ぶマイコン講座」。

　今回は、初級者から多く寄せられる質問です。

　マイコンのカタログや雑誌のアーキテクチャの欄に「ハーバードアーキテクチャ」と書かれていますが、「ハーバードアーキテクチャ」とは何を指しているのですか？　アーキテクチャにはどのような種類があり、ハーバードアーキテクチャには、どのような特長があるのでしょうか、教えてください。

　マイコンでは命令とデータを取り扱いますが、ひと昔前のマイコンですと、1つのバスを命令とデータで共有していました。この場合、CPUが命令をフェッチしている間はバスが使用されていますので、データにアクセスできず、命令フェッチが終わった後にデータへのアクセスを行っていました。この方式のバス構成を用いたコンピュータアーキテクチャを「ノイマン型アーキテクチャ（Von Neumann architecture）」（以下、ノイマン型）と呼びます。

　一方、バスを命令とデータで分けて、独立させるバス構成方式があります。この方式であればCPUが命令をフェッチしている間でも、データバスを使って、データにアクセスできます。したがって、ノイマン型よりもマイコンの性能を高めることができます（図1参照）。こうしたバス構成を用いたコンピュータアーキテクチャが「ハーバードアーキテクチャ（Harvard architecture）」（以下、ハーバード型）です。

図1：CPUのバスアーキテクチャ（ノイマン型とハーバード型） （クリックで拡大）

　しかし、ハーバード型はバスを2本内蔵するので、マイコンのハードウェアの規模がノイマン型より大きくなり、コストが高くなるというデメリットがあります。

注意：バスだけでなく、命令とデータのアドレス空間が異なる場合もハーバードアーキテクチャと呼ぶ文献もあります。