数据结构
网络
RDBMS
操作系统
Java
MS Excel
iOS
HTML
CSS
Android
Python
C 语言编程
C++
C#
MongoDB
MySQL
Javascript
PHP
物理学
化学
生物学
数学
英语
经济学
心理学
社会学
时尚研究
法律研究冯诺依曼架构和哈佛架构的区别
有两种截然不同的数字计算机体系结构，每种体系结构都描述了计算机系统的功能和执行方式。
第一种被称为**冯诺依曼架构**，由著名物理学家和数学家约翰·冯·诺依曼于 20 世纪 40 年代后期设计。
第二种被称为**哈佛架构**，它基于最初的哈佛马克继电器计算机，并使用独立的存储系统来存储数据和指令。这两种计算机体系结构都是 20 世纪 50 年代开发的。
在最初的哈佛架构中，数据和指令都存储在机电计数器中，而指令则打孔在纸带上。现代计算以冯诺依曼架构为基础，冯诺依曼架构也具有更易于实现的优势。
本文详细介绍了这两种计算机体系结构，并重点突出了它们之间的区别。
什么是冯诺依曼架构？
这是一种假设的架构，源于存储程序计算机的概念，其中内存用于存储程序数据和指令数据。
在冯诺依曼计算机设计理念提出之前，计算机器是为单个预定功能而开发的，由于需要人工重新连接电路，它们的复杂程度受到限制。
冯诺依曼架构的核心原则是在内存中存储指令以及指令操作的数据的能力。
简而言之，当人们谈论冯诺依曼架构时，指的是计算机的硬件、编程和数据应该遵循的总体结构。
冯诺依曼架构的组成部分
冯诺依曼架构由三个主要组成部分组成。这些组件是 CPU、内存单元和 I/O 接口。
控制单元 (CU)、算术逻辑单元 (ALU) 和寄存器构成 CPU 的另外两个主要部分，CPU 充当计算机系统的核心。
ALU 负责对数据进行算术和逻辑运算，而控制单元负责通过向硬件发出控制信号来确定程序中需要执行的指令的执行顺序。ALU 负责执行所有这些操作。
寄存器本质上是短期存储位置，用于保存必须执行的指令的地址。RAM 或随机存取存储器是用于存储程序数据和指令的主要内存。内存单元由 AM 组成。用户可以通过 I/O 接口与外部世界（例如存储设备）进行通信。
什么是哈佛架构？
这是一种计算机体系结构，它将程序数据和指令存储在彼此物理独立的存储器和信号通道中。
与冯诺依曼设计（使用单个总线从内存中检索指令，同时将数据从计算机的一个组件移动到另一个组件）相比，哈佛架构将数据和指令存储在各自独立的内存空间中。
这两个概念是相似的，除了它们访问内存的方式。哈佛架构基于将内存分成两个独立部分的概念，一部分用于存储数据，另一部分用于存储程序。该概念源于第一台哈佛马克继电器计算机，该计算机使用一项技术可以同时执行数据传输、指令提取以及这两种类型的数据传输。该术语以这台机器的名字命名。
现实世界的计算机设计实际上是基于哈佛架构的修改版本，哈佛架构常用于数字信号处理器和微控制器（数字信号处理）。
冯诺依曼架构和哈佛架构的比较
下表突出了冯诺依曼架构和哈佛架构的主要区别：
比较依据 | 冯诺依曼 | 哈佛架构 |
|---|---|---|
定义 | 冯诺依曼架构是一种简单且使用单个内存连接的计算机体系结构样式。 | 哈佛架构是当前的设计标准，它具有完全独立的 RAM 和 ROM。 |
设计 | 布局简单，使用相同的路径来存储数据和获取指令。 | 与冯诺依曼架构相比，这种设计更复杂，因为它使用单独的连接用于 RAM 和 ROM。 |
硬件 | 与哈佛架构相比，硬件需求要低得多。 | 与冯诺依曼架构相比，哈佛架构更侧重于使用硬件。 |
速度 | 与哈佛架构相比，处理器的速度要低得多。 | 哈佛架构比其他架构更快。以哈佛架构为模型的计算机需要增加可用空间。 |
物理空间 | 与哈佛架构计算机相比，冯诺依曼计算机所需的物理空间占用更小。 | 在哈佛架构中，对实际空间的需求增加。 |
内部内存 | 由于内存和程序共享相同的空间，因此内部内存中没有未使用的空间。 | 由于指令内存和数据内存不能共享相同的空间，因此哈佛的一些内部内存将在某个地方浪费。 |
运行指令 | 运行指令可以从存储的程序中获取，也可以显式给出。因此，两者不能被视为一起。 | 由于同时获取存储在程序中的输入和程序指令，因此运行指令有些复杂且速度较慢。 |
结论
冯诺依曼和哈佛都以其对计算机体系结构领域的贡献而闻名。它们在各个方面都是彼此的对立面。与冯诺依曼相比，哈佛计算机需要更多的存储空间，但速度要快得多。
冯诺依曼算法很简单，并使用相同的处理单元来处理指令和程序，而哈佛算法更复杂，并为每种类型的数据使用单独的处理单元。冯诺依曼架构的每个元素都与哈佛架构的风格形成鲜明对比。
14K+ 次查看
