冯-诺依曼体系结构

冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置，因此程序指令和数据的宽度相同。

数学家冯·诺依曼提出了计算机制造的三个基本原则，即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备），这套理论被称为冯·诺依曼体系结构。

我们可以将该体系结构的运作通过人类接收信息，处理信息，并输出信息这个过程来加以类比理解。
人类：当眼睛看到某些信息，这些信息被存储到记忆装置，大脑从记忆装置取出信息，并加以思考运算，再放回记忆装置，大脑控制记忆装置将信息传输给嘴巴，将信息表达出来。（这个过程大脑的指令占领导地位）

      冯诺依曼计算机：当输入设备接收到数据，数据将被存储到存储器，控制器发出取数据和运算的指令，数据被取出方去放入运算器中加以运算，运算结束后，控制器发出存入数据的指令并输出，数据被存储到存储器，再通过输出设备进行输出。（整个过程控制器的指令占领导地位）
原文链接：https://blog.csdn.net/qq_51800570/article/details/120426989

哈佛结构

哈佛结构的计算机分为三大部件：（1）CPU；（2）程序存储器；（3）数据存储器。它的特点是将程序指令和数据分开存储，由于数据存储器与程序存储器采用不同的总线，因而较大的提高了存储器的带宽，使之数字信号处理性能更加优越。^[1]

哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容，解码后得到数据地址，再到相应的数据存储器中读取数据，并进行下一步的操作（通常是执行）。程序指令存储和数据存储分开，可以使指令和数据有不同的数据宽度，如Microchip公司的PIC16芯片的程序指令是14位宽度，而数据是8位宽度。

为避免将程序和指令共同存储在存储器中，并共用同一条总线，使得 CPU 和内存的信息流访问存取成为系统的瓶颈，人们设计了哈佛结构，原则是将程序和指令分别存储在不同的存储器中，分别访问。如此设计克服了数据流传输瓶颈，提高了运算速度，但结构复杂，对外围设备的连接与处理要求高，不适合外围存储器的扩展， 实现成本高，所以哈佛结构未能得到大范围的应用。但是作为冯式存储程序的改良手段，哈佛结构在CPU 内的高速缓存 Cache中得到了应用。通过设置指令缓存和数据缓存，指令和数据分开读取，提高了数据交换速度，极大克服了计算机的数据瓶颈。通过增加处理器数量，中央处理单元从最初的单核向双核、四核的方向发展，在冯氏计算机的简单结构下，增加处理器数量，也极大提高了计算机的运算性能。存储程序的方式使得计算机擅长数值处理而限制了其在非数值处理方面的发展。^[2]

哈佛结构处理器有两个明显的特点：使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存；使用独立的两条总线，分别作为CPU与每个存储器之间的专用通信路径，而这两条总线之间毫无关联。

改进的哈佛结构，其结构特点为：以便实现并行处理；具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线，利用公用地址总线访问两个存储模块（程序存储模块和数据存储模块），公用数据总线则被用来完成程序存储模块或数据存储模块与CPU之间的数据传输。

参考资料

[1]姚远.计算机系统结构简述[J].计算机光盘软件与应用,2014,(4):304-304,306.

[2] 刘巍.由冯·诺依曼体系的演进看计算机的发展[J].信息与电脑,2016,(14):46,50.