冯诺依曼体系结构、哈佛体系结构与改进型哈佛结构之间的区
别
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。x86架构和arm架构区别
  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。
图1 哈佛体系结构框图
  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ARM公司的ARM9、ARM10和ARM11。
  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。
  例如最常见的卷积运算中，⼀条指令同时取两个操作数，在流⽔线处理时，同时还有⼀个取指操作，如果程序和数据通过⼀条总线访问，取指和取数必会产⽣冲突，⽽这对⼤运算量的循环的执⾏效率是很不利的。
  哈佛结构能基本上解决取指和取数的冲突问题。
  ⽽对另⼀个操作数的访问，就只能采⽤Enhanced哈佛结构了，例如像TI那样，数据区再split，并多⼀组总线。或向AD那样，采⽤指令cache，指令区可存放⼀部分数据。
  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。
  如果采⽤哈佛结构处理以上同样的3条存取数指令，由于取指令和存取数据分别经由不同的存储空间和不同的总线，使得各条指令可以重叠执⾏，这样，也就克服了数据流传输的瓶颈，提⾼了运算速度。
3、冯·诺依曼体系和哈佛总线体系的区别
  ⼆者的区别就是程序空间和数据空间是否是⼀体的。冯·诺依曼结构数据空间和地址空间不分开，哈佛结构数据空间和地址空间是分开的。
  早期的微处理器⼤多采⽤冯·诺依曼结构，典型代表是Intel公司的X86微处理器。取指和取操作数都在同⼀总线上，通过分时服⽤的⽅式进⾏的。缺点是在⾼速运⾏时，不能达到同时取指令和取操作数，从⽽形成了传输过程的瓶颈。
  哈佛总线技术应⽤是以DSP和ARM为代表的。采⽤哈佛总线体系结构的芯⽚内部程序空间和数据空间是分开的，这就允许同时取指和取操作数，从⽽⼤⼤提⾼了运算能⼒。
  DSP芯⽚硬件结构有冯·诺依曼结构和哈佛结构，两者区别是地址空间和数据空间分开与否。⼀般DSP都是采⽤改进型哈佛结构，就是分开的数据空间和地址空间都不只是⼀条，⽽是有多条，这根据不同的⽣产⼚商的DSP芯⽚有所不同。在对外寻址⽅⾯从逻辑上来说也是⼀样，因为外部引脚的原因，⼀般来说都是通过相应的空间选取来实现的。本质上是同样的道理。
4.改进型的哈佛结构与哈佛体系结构差别
与冯.诺曼结构处理器⽐较，哈佛结构处理器有两个明显的特点：
(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；
(2).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。
后来，⼜提出了改进的哈佛结构，其结构特点为：
(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；
(2).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；
(3).两条总线由程序存储器和数据存储器分时共⽤。
5.总结
体系结构与采⽤的独⽴与否的总线⽆关，与指令空间和数据空间的分开独⽴与否有关。51单⽚机虽然数据指令存储区是分开的，但总线是分时复⽤得，所以属于改进型的哈佛结构。ARM9虽然是哈佛结构，但是之前的版本(例如ARM7)也还是冯·诺依曼结构。早期的X86能迅速占有市场，⼀条很重要的原因，正是靠了冯·诺依曼这种实现简单，成本低的总线结构。现在的处理器虽然外部总线上看是诺依曼结构的，但是由于内部CACHE的存在，因此实际上内部来看已经类似改进型哈佛结构的了。⾄于优缺点，哈佛结构就是复杂，对外围设备的连接与处理要求⾼，⼗分不适合外围存储器的扩展。所以早期通⽤CPU难以采⽤这种结构。⽽单⽚机，由于内部集成了所需的存储器，所以采⽤哈佛结构也未尝不可。现在的处理器，依托CACHE的存在，已经很好的将⼆者统⼀起来了。

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