冯诺依曼体系 哈佛结构
冯·诺依曼、哈佛、改进型哈佛体系结构解析
冯·诺依曼、哈佛、改进型哈佛体系结构解析在如今的CPU中，由于Catch的存在，这些概念已经被模糊了。
个人认为去区分他们并没有什么意义，仅作为知识点。
哈佛结构设计复杂，但效率高。
冯诺依曼结构则比较简单，但也比较慢。
CPU厂商为了提高处理速度，在CPU内增加了高速缓存。
也基于同样的目的，区分了指令缓存和数据缓存。
在内存里，指令和数据是在一起的。
而在CPU内的缓存中，还是会区分指令缓存和数据缓存，最终执行的时候，指令和数据是从两个不同的地方出来的。
你可以理解为在CPU外部，采用的是冯诺依曼模型，而在CPU内部用的是哈佛结构。
就像ARM9内核的S3C2440就是如上述所说一样，硬要区分的话，更加贴近改进型哈佛结构。
参考文章：冯·诺依曼、哈佛、改进型哈佛体系结构解析1. 冯·诺依曼结构冯·诺依曼结构，又称为普林斯顿体系结构。
主要特点：将程序指令存储器和数据存储器合并在一起。
本质上就是把指令也看作数据。
优点：结构简单、易实现、成本低缺点：在高速运行时，不能达到同时取指令和取数据，从而形成了传输过程的瓶颈。
由于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。
2.哈佛结构主要特点：将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个独立的存储器，每个存储器独立编址（意味着有两个0地址：指令0和数据0）、独立访问，目的是为了减轻程序运行时的访存瓶颈。
哈佛结构的中央处理器首先到程序指令储存器中读取程序指令内容，解码后得到数据地址，再到相应的数据储存器中读取数据，并进行下一步的操作（通常是执行）。
优点：1.程序指令储存和数据储存分开，数据和指令的储存可以同时进行，效率高。
2.一般情况下程序难以修改自身，安全性高。
3.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。
冯诺依曼结构与哈佛结构
1、冯·诺依曼结构冯·诺依曼结构又称作普林斯顿体系结构（Princetionarchitecture）。
1945年，冯·诺依曼首先提出了“存储程序”的概念和二进制原理，后来，人们把利用这种概念和原理设计的电子计算机系统统称为“冯·诺依曼型结构”计算机。
冯·诺依曼结构的处理器使用同一个存储器，经由同一个总线传输。
冯·诺依曼结构处理器具有以下几个特点：必须有一个存储器；必须有一个控制器；必须有一个运算器，用于完成算术运算和逻辑运算；必须有输入和输出设备，用于进行人机通信。
冯·诺依曼的主要贡献就是提出并实现了“存储程序”的概念。
由于指令和数据都是二进制码，指令和操作数的地址又密切相关，因此，当初选择这种结构是自然的。
但是，这种指令和数据共享同一总线的结构，使得信息流的传输成为限制计算机性能的瓶颈，影响了数据处理速度的提高。
在典型情况下，完成一条指令需要3个步骤，即：取指令、指令译码和执行指令。
从指令流的定时关系也可看出冯·诺依曼结构与哈佛结构处理方式的差别。
举一个最简单的对存储器进行读写操作的指令，指令1至指令3均为存、取数指令，对冯·诺依曼结构处理器，由于取指令和存取数据要从同一个存储空间存取，经由同一总线传输，因而它们无法重叠执行，只有一个完成后再进行下一个。
arm7系列的CPU有很多款，其中部分CPU没有内部cache的，比如arm7TDMI，就是纯粹的冯·诺依曼结构，其他有内部cache且数据和指令的cache分离的cpu则使用了哈弗结构。
2、哈佛结构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，如图1所示。
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。
22_哈佛结构和冯诺依曼结构的区别
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。
哈佛结构的微处理器通常具有较高的执行效率。
其程序指令和数据指令分开组织和存储的，执行时可以预先读取下一条指令。
目前使用哈佛结构的中央处理器和微控制器有很多，除了上面提到的Microchip公司的PIC系列芯片，还有摩托罗拉公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ATMEL公司的AVR系列和安谋公司的ARM9、ARM10和ARM11，51单片机也属于哈佛结构冯?诺伊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，如英特尔公司的8086中央处理器的程序指令和数据都是16位宽。
目前使用冯?诺伊曼结构的中央处理器和微控制器有很多。
除了上面提到的英特尔公司的8086，英特尔公司的其他中央处理器、安谋公司的ARM7、MIPS 公司的MIPS处理器也采用了冯?诺伊曼结构。
在DSP算法中，最大量的工作之一是与存储器交换信息，这其中包括作为输入信号的采样数据、滤波器系数和程序指令。
例如，如果将保存在存储器中的2个数相乘，就需要从存储器中取3个二进制数，即2个要乘的数和1个描述如何去做的程序指令。
图〔a)显示了一个传统的微处理器是如何做这项工作的。
这被称为冯?诺依曼结构，是以一位数学家的名字命名的。
冯?诺依曼结构中，只有一个存储器，通过一条总线来传送数据。
乘两个数至少需要3个指令周期，即通过总线将这3个数从存储器中送到CPU。
所以这种结构在面对高速、实时处理时，不可避免地造成总线拥挤。
计算机体系结构冯诺依曼体系结构与哈佛体系结构的对比
计算机体系结构冯诺依曼体系结构与哈佛体系结构的对比计算机体系结构是指计算机硬件组织的方式，是计算机系统的基础架构。
在计算机体系结构的发展历程中，冯诺依曼体系结构和哈佛体系结构是两种重要的体系结构。
本文将对这两种体系结构进行对比，并分析它们的优缺点。
一、冯诺依曼体系结构冯诺依曼体系结构是计算机体系结构的经典范例。
它的核心思想是将程序和数据存储在同一存储器中，并通过控制单元、算术逻辑单元、输入输出设备与存储器之间的数据传输来执行程序。
冯诺依曼体系结构的主要特点如下：1. 存储器统一性：程序和数据共享同一存储器，以字节（byte）为基本单位进行存储和访问。
2. 指令流水线：指令的执行通过多级流水线实现，提高了计算机的处理能力。
3. 程序控制和数据控制的分离：通过控制单元和算术逻辑单元的协同工作，实现指令执行和数据处理的分离。
冯诺依曼体系结构的优点在于结构简单、实现容易，并且能够实现存储程序的概念。
然而，它也存在一些缺点。
由于程序和数据共享同一存储器，导致存储器带宽有限，从而限制了计算机的运行速度。
此外，冯诺依曼体系结构无法支持并行计算，限制了计算机的并行处理能力。
二、哈佛体系结构哈佛体系结构是一种近年来提出的计算机体系结构，它对冯诺依曼体系结构进行了改进和优化。
哈佛体系结构的核心思想是将程序和数据存储在分开的存储器中，并通过独立的指令存储器和数据存储器进行访问。
哈佛体系结构的主要特点如下：1. 指令和数据分开存储：指令存储器和数据存储器分开独立，可以同时进行指令读取和数据存取操作。
2. 高带宽和低延迟：通过分离指令和数据存储器，提高了内存访问的带宽和速度。
3. 支持并行计算：哈佛体系结构可以同时进行指令和数据的访问，支持多线程和并行处理。
哈佛体系结构相比冯诺依曼体系结构，在提高计算机运行速度和并行处理能力方面具有明显优势。
然而，由于需要独立的指令存储器和数据存储器，相较于冯诺依曼体系结构而言，实现上更为复杂。
冯.诺依曼型计算机与哈佛型计算机的比较
冯.诺依曼型计算机与哈佛型计算机一、关于冯.诺依曼型计算机1945年，冯.诺依曼首先提出了“存储程序”的概念和二进制原理，后来，人们把利用这种概念和原理设计的电子计算机系统统称为“冯.诺曼型结构”计算机。
冯诺依曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。
迄今为止所有进入实用的电子计算机都是按冯·诺依曼的提出的结构体系和工作原理设计制造的。
冯·诺依曼型计算机的特点有以下几个：1. 计算机完成任务是由事先编号的程序完成的；2. 计算机的程序被事先输入到存储器中，程序运算的结果，也被存放在存储器中。
3. 计算机能自动连续地完成程序。
4. 程序运行的所需要的信息和结果可以通输入\输出设备完成。
5. 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备所组成。
根据冯诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能：1. 把需要的程序和数据送至计算机中。
2. 必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。
3. 能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。
4. 能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。
5. 能够按照要求将处理结果输出给用户。
为了完成上述的功能，计算机必须具备五大基本组成部件，包括：输人数据和程序的输入设备记忆程序和数据的存储器，完成数据加工处理的运算器，控制程序执行的控制器，输出处理结果的输出设备。
二、关于哈佛型计算机数字信号处理一般需要较大的运算量和较高的运算速度，为了提高数据吞吐量，在数字信号处理器中大多采用哈佛结构。
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。
哈佛型计算机的特点有以下几个：1. 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，以便实现并存处理。
冯诺依曼结构和哈佛结构
计算机体系结构分类两种典型的结构：冯·诺依曼结构哈佛体系结构冯·诺依曼结构冯·诺依曼机：将数据和指令都存储在存储器中的计算机。
计算系统由一个中央处理单元（CPU）和一个存储器组成。
存储器拥有数据和指令，并且可以根据所给的地址对它进行读或写。
因此程序指令和数据的宽度相同；如：Intel8086、ARM7、MIPS处理器等哈佛体系结构哈佛机：为数据和程序提供了各自独立的存储器。
程序计数器只指向程序存储器而不指向数据存储器，这样做的后果是很难在哈佛机上编写出一个自修改的程序。
独立的程序存储器和数据存储器为数字信号处理提供了较高的性能。
指令和数据可以有不同的数据宽度；具有较高的效率；如摩托罗拉公司的MC68系列、Zilog 公司的Z8系列、ARM10系列等ARM7使用冯·诺依曼体系结构。
ARM9使用哈佛体系结构。
ARM公司简介ARM是Advanced RISC Machines的缩写，它是一家微处理器行业的知名企业，该企业设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC（精简指令集）处理器。
1985年第一个ARM 原型在英国剑桥诞生。
公司的特点是只设计芯片，而不生产。
它提供ARM技术知识产权（IP）核，将技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，并提供服务。
有ARM7/ARM9等多个版本。
除了一些Unix图形工作站外，大多数ARM核心的处理器都使用在嵌入领域。
ARM，既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。
ARM处理器的应用到目前为止，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位嵌入式微处理器75％以上的市场份额。
全球80%的GSM/3G手机、99%的CDMA手机以及绝大多数PDA产品均采用ARM体系的嵌入式处理器。
“掌上计算”相关的所有领域皆为其所主宰。
主要应用：消费类电子，无线、图像应用开放平台、存储、自动化、智能卡、SIM卡等。
冯诺依曼和哈佛结构的比较
冯·诺依曼
冯.诺曼结构处理器具有下几个特点： 1：必须有一个存储器；: 2：必须有一个控制器；: 3：必须有一个运算器，用于完成算术运算和逻辑运算； 4：必须有输入设备和输出设备，用于进行人机通信。: 另外，程序和数据统一存储并在程序控制下自动工作
哈佛结构
哈佛结构是指程序和数据空间独立的体系结构，目的是为了减轻程序运行时的访存瓶颈。 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
冯·诺依曼
英特尔公司的 8086，英特尔公司的其他中央处理器、ARM 的 ARM7、MIPS 公司的 MIPS 处理器也采用了冯·诺伊曼结构。
哈佛结构
Microchip 公司的 PIC 系列芯片，还有摩托罗拉公司的 MC68 系列、Zilog 公司的 Z8 系列、 ATMEL 公司的 AVR 系列和安谋公司的 ARM9、ARM10 和 ARM11
应用比较
哈 佛 结 构 是 为 了 高 速 数 据 处 理 而 采 用 的 ， 因 为 可 以 同 时 读 取 指 令 和 数 据 （ 分 开 存 储 的 ）。 大大提高了数据吞吐率，缺点是结构复杂。 通用微机指令和数据是混合存储的，结构上简单，成本低。 假设是哈佛结构：你就得在电脑安装两块硬盘，一块装程序，一块装数据，内存装两根， 一根储存指令，一根存储数据。
冯·诺依曼
冯诺依曼的主要贡献就是提出并实现了 “存储程序”的概念。由于指令 和数据都是二进制码， 指令和操作数的地址又密切相关，因此 ，当初选择这种结构是自然的 。但是，这种指令和 数据共享同一总线的结构，使得信息流 的传输成为限制计算机性能的 瓶颈，影响了数据处 理速度的提高。
哈佛结构和冯若一曼结构区别
关于这个问题，有人说51地址线复用，就是冯诺依曼结构。
很多入门的书上基本上都说：由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成的系统都叫冯氏结构。
也有的说：“程序存储器的数据线地址线”与“数据存储器的数据线地址线”共用的话，就是冯氏结构，所以51是该结构。
（我认为说得太绝对了）我认为冯氏结构与哈佛结构的区别应该在存储器的空间分别上，哈佛结构的数据区和代码区是分开的，它们即使地址相同，但空间也是不同的，主要表现在数据不能够当作代码来运行。
口线复用，就将它认为成冯氏结构，我认为这样不足取，应该是按照空间是否完全重合来辨别。
比如PC机的代码空间和数据空间是同一空间，所以是冯氏结构；51由于IO口不够，但代码空间和数据空间是分开的，所以还是哈佛结构。
另外，还有的把CISC RISC 和地址是否复用，是哪种结构这3这都混到一起。
我认为这三者都没有必然的关系。
只不过RISC因为精简了指令集，没有了执行复杂功能的指令，为了提高性能，常采用哈佛结构，并且不复用地址线。
补充：有本书：嵌入式微处理器系统设计实例，英文版embedded microprocessor systems:real world design third edition 上有这样一个提法: 大多数采用哈佛结构的微处理器实际上使用的是一种经过改进的哈佛结构体系，在改进结构下，虽然代码和数据还是分开的，但该体系支持从代码区载入有限的数据，这但允许数据表和其他信和与代码一起被编译，并可在运行时使用这些数据。
摘抄一段：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。
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冯诺依曼体系哈佛结构
冯诺依曼体系（Von Neumann architecture）是一种计算机体系
结构，它由冯诺依曼于1945年提出。
冯诺依曼体系的关键概
念是将计算机的硬件和软件分离开来，使得它们可以独立进行设计和开发。
冯诺依曼体系的核心特点包括：
1. 存储程序：计算机可以将程序以二进制形式存储在存储器中，并按照存储程序的顺序依次执行。
2. 运算器和控制器分离：计算机的运算器负责执行算术和逻辑运算，控制器负责控制程序的流程和数据的传输。
3. 存储器分为数据存储器和指令存储器：数据存储器用来存储数据，指令存储器用来存储程序指令。
4. 单一总线系统：计算机内部的各个组件通过一个总线进行数据的传输和控制信号的传递。
5. 指令的顺序执行：计算机按照存储程序的顺序依次执行指令，每条指令都会完成一个基本的操作。
相较于冯诺依曼体系，哈佛结构（Harvard architecture）在指
令存储器和数据存储器方面进行了分离，它们使用独立的存储器单元，并且分别由不同的总线连接到运算器。
这样做的优点是能够同时进行指令和数据的取得操作，提高了指令执行的效率。
同时，哈佛结构也有一些缺点，例如增加了成本和设计的复杂性。
总结来说，冯诺依曼体系和哈佛结构是两种计算机体系结构的
命名方式，它们在指令和数据存储的方式上有所不同，各有优缺点。