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法律研究馮諾依曼架構和哈佛架構的區別
有兩種截然不同的數字計算機體系結構，每種體系結構都描述了計算機系統的功能和執行方式。
第一種被稱為**馮諾依曼架構**，由著名物理學家和數學家約翰·馮·諾依曼於 20 世紀 40 年代後期設計。
第二種被稱為**哈佛架構**，它基於最初的哈佛馬克繼電器計算機，並使用獨立的儲存系統來儲存資料和指令。這兩種計算機體系結構都是 20 世紀 50 年代開發的。
在最初的哈佛架構中，資料和指令都儲存在機電計數器中，而指令則打孔在紙帶上。現代計算以馮諾依曼架構為基礎，馮諾依曼架構也具有更易於實現的優勢。
本文詳細介紹了這兩種計算機體系結構，並重點突出了它們之間的區別。
什麼是馮諾依曼架構？
這是一種假設的架構，源於儲存程式計算機的概念，其中記憶體用於儲存程式資料和指令資料。
在馮諾依曼計算機設計理念提出之前，計算機器是為單個預定功能而開發的，由於需要人工重新連線電路，它們的複雜程度受到限制。
馮諾依曼架構的核心原則是在記憶體中儲存指令以及指令操作的資料的能力。
簡而言之，當人們談論馮諾依曼架構時，指的是計算機的硬體、程式設計和資料應該遵循的總體結構。
馮諾依曼架構的組成部分
馮諾依曼架構由三個主要組成部分組成。這些元件是 CPU、記憶體單元和 I/O 介面。
控制單元 (CU)、算術邏輯單元 (ALU) 和暫存器構成 CPU 的另外兩個主要部分，CPU 充當計算機系統的核心。
ALU 負責對資料進行算術和邏輯運算，而控制單元負責透過向硬體發出控制訊號來確定程式中需要執行的指令的執行順序。ALU 負責執行所有這些操作。
暫存器本質上是短期儲存位置，用於儲存必須執行的指令的地址。RAM 或隨機存取儲存器是用於儲存程式資料和指令的主要記憶體。記憶體單元由 AM 組成。使用者可以透過 I/O 介面與外部世界（例如儲存裝置）進行通訊。
什麼是哈佛架構？
這是一種計算機體系結構，它將程式資料和指令儲存在彼此物理獨立的儲存器和訊號通道中。
與馮諾依曼設計（使用單個匯流排從記憶體中檢索指令，同時將資料從計算機的一個元件移動到另一個元件）相比，哈佛架構將資料和指令儲存在各自獨立的記憶體空間中。
這兩個概念是相似的，除了它們訪問記憶體的方式。哈佛架構基於將記憶體分成兩個獨立部分的概念，一部分用於儲存資料，另一部分用於儲存程式。該概念源於第一臺哈佛馬克繼電器計算機，該計算機使用一項技術可以同時執行資料傳輸、指令提取以及這兩種型別的資料傳輸。該術語以這臺機器的名字命名。
現實世界的計算機設計實際上是基於哈佛架構的修改版本，哈佛架構常用於數字訊號處理器和微控制器（數字訊號處理）。
馮諾依曼架構和哈佛架構的比較
下表突出了馮諾依曼架構和哈佛架構的主要區別：
比較依據 | 馮諾依曼 | 哈佛架構 |
|---|---|---|
定義 | 馮諾依曼架構是一種簡單且使用單個記憶體連線的計算機體系結構樣式。 | 哈佛架構是當前的設計標準，它具有完全獨立的 RAM 和 ROM。 |
設計 | 佈局簡單，使用相同的路徑來儲存資料和獲取指令。 | 與馮諾依曼架構相比，這種設計更復雜，因為它使用單獨的連線用於 RAM 和 ROM。 |
硬體 | 與哈佛架構相比，硬體需求要低得多。 | 與馮諾依曼架構相比，哈佛架構更側重於使用硬體。 |
速度 | 與哈佛架構相比，處理器的速度要低得多。 | 哈佛架構比其他架構更快。以哈佛架構為模型的計算機需要增加可用空間。 |
物理空間 | 與哈佛架構計算機相比，馮諾依曼計算機所需的物理空間佔用更小。 | 在哈佛架構中，對實際空間的需求增加。 |
內部記憶體 | 由於記憶體和程式共享相同的空間，因此內部記憶體中沒有未使用的空間。 | 由於指令記憶體和資料記憶體不能共享相同的空間，因此哈佛的一些內部記憶體將在某個地方浪費。 |
執行指令 | 執行指令可以從儲存的程式中獲取，也可以顯式給出。因此，兩者不能被視為一起。 | 由於同時獲取儲存在程式中的輸入和程式指令，因此執行指令有些複雜且速度較慢。 |
結論
馮諾依曼和哈佛都以其對計算機體系結構領域的貢獻而聞名。它們在各個方面都是彼此的對立面。與馮諾依曼相比，哈佛計算機需要更多的儲存空間，但速度要快得多。
馮諾依曼演算法很簡單，並使用相同的處理單元來處理指令和程式，而哈佛演算法更復雜，併為每種型別的資料使用單獨的處理單元。馮諾依曼架構的每個元素都與哈佛架構的風格形成鮮明對比。
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