计算机组成与体系结构：计算机结构的分类（classifications of computer architecture）

目录

Von Neumann Architecture（冯·诺依曼结构）

Harvard Architecture（哈佛结构） 

Modified Harvard Architecture（改进哈佛结构） 

三种结构对比总结表

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💡 从“内存访问结构”角度分类，最经典的方式主要包括两种：

✅ 冯·诺依曼结构（Von Neumann Architecture）

✅ 非冯·诺依曼结构（Non-Von Neumann Architecture）

↪️ 包括：Harvard 架构、Modified Harvard 架构等

Von Neumann Architecture（冯·诺依曼结构）

它的核心思想是：

程序和数据共用一块内存，通过同一条总线读写。

📦 特点总结：

特性	描述
✅ 程序和数据存放在同一内存	没有“代码区”和“数据区”之分
✅ 共用总线传输	数据和指令通过同一通道来回搬
⚠️ 容易出现“瓶颈”	CPU 想读数据，程序也要读，会排队，叫“冯·诺依曼瓶颈”
📍 应用广泛	普通 PC、服务器、单片机等都大量使用

 举个例子：

CPU --> Memory↗     ↖指令    数据

CPU 要先从内存拿一条“指令”（比如加法），然后再去内存拿“操作数”（数据），两步都走同一条路，所以容易“堵车”。 

 

Harvard Architecture（哈佛结构） 

哈佛结构把程序和数据分开存在不同的内存中，而且有两条独立的总线。 

📦 特点总结：

特性	描述
✅ 指令和数据分开放	各有自己的内存区域
✅ 双通道传输	可以同时访问指令和数据，效率更高
📍 常用于嵌入式系统	微控制器（比如 AVR）、DSP 使用较多

 举个例子：

CPU↑    ↑
指令  数据
内存  内存

这样，CPU 可以一边从指令内存读取指令，一边从数据内存拿数据 —— 互不干扰！ 

Modified Harvard Architecture（改进哈佛结构） 

为了兼顾灵活性 + 高性能，出现了这种“混合型结构”。 

📦 特点总结：

特性	描述
✅ 数据/指令分离但可交互	程序也可以像数据一样修改（比如写入内存）
✅ 实际上使用“共享存储器 + 分离缓存”	一般有统一的物理存储器，但用不同的缓存处理指令和数据
📍 用在现代高级 CPU、ARM Cortex 系列等

三种结构对比总结表

特性	Von Neumann	Harvard	Modified Harvard
内存是否分离	❌ 否	✅ 是	✅ 是（逻辑上）
总线是否分离	❌ 否	✅ 是	✅ 是（部分）
是否易堵塞	⚠️ 容易堵	🚀 不堵	🚀 不堵（缓存优化）
编程灵活性	✅ 灵活	❌ 程序不易修改	✅ 灵活
应用领域	通用计算机	嵌入式系统、DSP	ARM、现代 CPU、MCU