冯诺依曼架构和哈佛架构有何不同

架构是一个计算机硬件的基本模型，它决定了计算机系统的运行方式。计算机架构的三个要素是：中央处理器、记忆单元（存储器）和输入输出接口。

冯诺依曼架构和哈佛架构是计算机体系结构中的两种重要架构，它们在存储器组织方式和数据处理上存在显著的差异。

冯诺依曼架构

冯诺依曼架构是最常见的计算机体系结构之一，最早由冯·诺依曼于1945年提出，又称普林斯顿结构。这种架构中，指令和数据存储在同一个存储器中，使用同一条地址总线和数据总线来传输数据和指令。

它的主要特点如下：

指令和数据共享同一个存储器。

一个CPU核心同时只能执行一条指令。

我们的电脑所使用的Intel X86 CPU，就是冯诺依曼架构的。其指令与数据共用内存总线，地址空间在一起。 指令和数据共享同一个存储器，CPU只能执行一条指令，因为它需要等待指令和数据都被读取到CPU中。 我们可以将冯诺依曼架构理解为是单车道。作为单车道，它的缺点是明显的。 同时传输数据和指令，导致存储器和处理器之间的效率低下。存储器中的指令和数据被混合存储，指令可以被当作数据进行处理，因此程序可以动态地修改自身代码，容易受到病毒、恶意程序等攻击。指令和数据必须具有相同的位宽。 不过，冯诺依曼架构也有好处，就是简单、易于实现和设计。 总体来说，冯诺依曼架构适用于大多数通用计算机，它能够灵活地处理各种不同的计算任务，同时还可以使用缓存等技术来优化性能。

哈佛架构

哈佛架构是一种分离式存储器体系结构，它将指令和数据存储在不同的内存中。CPU 通过不同的总线从指令内存和数据内存中读取指令和数据。这意味着 CPU 可以同时访问指令和数据内存，因此可以同时执行多条指令。

它的主要特点如下：

指令和数据存储在不同的内存中。

一个CPU核心可以同时执行多条指令。

哈佛架构多用于一些嵌入式系统或数字信号处理器等领域。

在哈佛架构中，指令和数据存储在不同的内存中，CPU可以同时访问指令和数据内存，因此可以同时执行多条指令。

我们可以将哈佛架构理解为是多车道。它有两个独立的存储器，就像多车道那样，它的优点也很明显。

指令与数据传输同时运行，运行效率高。存储器中的指令和数据分开存储，因此程序无法直接修改自身代码，这样会更加安全可靠、固若金汤。指令和数据的位宽可以不同。

但是哈佛架构也有其缺点，就是实现和设计相对复杂的多。 总体来说，哈佛架构适用于一些特定的应用领域，例如需要高效地处理大量数据的嵌入式系统，或数字信号处理器等领域。