有两类数字计算机体系结构描述了计算机系统的功能和实现。一种是冯-诺依曼体系结构，由著名物理学家和数学家约翰-冯-诺依曼(John Von Neumann)于 20 世纪 40 年代末设计；另一种是哈佛体系结构，以最初的哈佛 Mark I 继电器式计算机为基础，采用独立的存储系统来存储数据和指令。
最初的哈佛架构将指令存储在打孔磁带上，将数据存储在电子机械计数器中。冯-诺依曼体系结构是现代计算机的基础，更易于实现。本文将逐一介绍这两种计算机体系结构，并解释两者的区别。
什么是冯-诺依曼体系结构？
这是一种基于存储程序计算机概念的理论设计，程序数据和指令数据存储在同一个内存中。
该架构由著名数学家和物理学家约翰-冯-诺依曼(John Von Neumann)于 1945 年设计。在冯-诺依曼提出计算机设计概念之前，计算机都是为单一的预定目的而设计的，由于需要手动重新布线电路，因此缺乏复杂性。
冯-诺依曼体系结构背后的理念是，能够将指令与指令运行所依据的数据一起存储在内存中。简而言之，冯-诺依曼体系结构是指计算机硬件、程序和数据应遵循的总体框架。
冯-诺依曼体系结构由三个不同的部分组成：中央处理器(CPU)、内存单元和输入/输出(I/O)接口。中央处理器是计算机系统的核心，由三个主要部分组成：算术逻辑单元(ALU)、控制单元(CU)和寄存器。ALU 负责对数据进行所有算术和逻辑运算，而控制单元则通过向硬件发出控制信号来决定程序中需要执行的指令的流程顺序。
寄存器基本上是临时存储位置，用于存储需要执行的指令的地址。存储器单元由 RAM 组成，RAM 是用于存储程序数据和指令的主存储器。I/O 接口允许用户与外部世界(如存储设备)进行通信。
什么是哈佛架构？
这是一种计算机体系结构，程序数据和指令的存储和信号通路在物理上是分开的。冯-诺依曼体系结构采用单一总线从内存中获取指令，并将数据从计算机的一个部分传输到另一个部分，而哈佛体系结构则不同，它为数据和指令提供了独立的内存空间。
除了访问内存的方式外，这两个概念都很相似。哈佛架构背后的理念是将内存分成两部分—一部分用于数据，另一部分用于程序。该术语基于最初的哈佛 Mark I 继电器计算机，该计算机采用的系统允许同时执行数据传输和指令获取。
现实世界中的计算机设计实际上是基于改进的哈佛架构，通常用于微控制器和 DSP(数字信号处理)。
冯-诺依曼体系结构与哈佛体系结构的区别
冯-诺依曼体系结构和哈佛体系结构的基本原理
冯-诺依曼体系结构是一种基于存储程序概念的理论计算机设计，程序和数据存储在同一内存中。这一概念由数学家约翰-冯-诺依曼(John Von Neumann)于 1945 年设计，目前几乎是所有现代计算机的基础。哈佛架构基于最初的哈佛 Mark I 继电器式计算机模型，该模型采用独立的总线来存储数据和指令。
冯-诺依曼和哈佛架构的内存系统
冯-诺依曼体系结构只有一条总线，同时用于指令获取和数据传输，而且这些操作必须进行调度，因为它们不能同时进行。而哈佛架构则有独立的指令和数据存储空间，代码和数据存储器的信号和存储空间在物理上是分开的，这反过来又使得同时访问每个存储器系统成为可能。
冯-诺依曼和哈佛体系结构的指令处理
在冯-诺依曼体系结构中，处理单元需要两个时钟周期才能完成一条指令。处理器在第一个周期从内存中获取指令并解码，然后在第二个周期从内存中获取数据。在哈佛架构中，如果采用适当的流水线策略，处理单元可在一个周期内完成一条指令。
冯-诺依曼和哈佛架构的成本
在冯-诺依曼体系结构中，由于指令和数据使用相同的总线系统，因此简化了控制单元的设计和开发，最终将生产成本降至最低。哈佛体系结构的控制单元开发成本高于前者，因为它的体系结构复杂，指令和数据使用两条总线。
冯-诺依曼和哈佛架构的使用
从台式电脑、笔记本电脑到高性能电脑和工作站，冯-诺依曼体系结构主要应用于每台机器。哈佛架构是一个相当新的概念，主要用于微控制器和数字信号处理器(DSP)。
冯-诺依曼体系结构与哈佛体系结构对比的总结
冯-诺依曼体系结构与哈佛体系结构类似，只是它使用单总线来执行指令获取和数据传输，因此必须对操作进行调度。而哈佛架构则使用两个独立的内存地址来存储数据和指令，因此可以同时向两条总线输入数据。与采用单一统一高速缓存、复杂性较低的冯-诺依曼体系结构相比，复杂的体系结构只会增加控制单元的开发成本。
冯-诺依曼体系结构与哈佛体系结构的区别
本文由网友：鞠诗云 投稿 欢迎任何形式的转载，但请务必注明出处，尊重他人劳动成果。
转载请注明：文章转载自 有区别网 [http://www.vsdiffer.com]
本文标题：冯-诺依曼体系结构与哈佛体系结构的区别
本文链接：https://www.vsdiffer.com/vs/von-neumann-vs-harvard-architecture.html
免责声明：以上内容仅代表 网友：鞠诗云 个人看法、理解、学习笔记、总结和研究收藏。不保证其正确性，因使用而带来的风险与本站无关！如本网站内容冒犯了您的权益，请联系站长，邮箱：，我们核实并会尽快处理。