传统的冯·诺依曼型结构属于控制驱动方式。它是以命令式语言为对象，指令的执行次序受指令计数器的控制，因而指令是串行执行的。也就是说有指令控制器控制指令执行的次序和时机，当它指向某条指令时才驱动该条指令的执行。这种结构特点是"程序存储，共享数据，顺序性"。计算中有一条单一的控制流从一条指令传到下一条指令(由指令计数器PC提供，执行K、K+1、……指令)，执行指令所需要的操作数通过指令中给定的地址来访问，指令执行结果也通过地址存入一个共享的存贮器中。并行控制流模型，采用操作符Fork和Join来显式地表示并行性，它允许在同一时刻有几个控制流同时活动。并行控制流模型中，关键技术之一是要有相应的同步手段(如Join操作符)来处理数据的相关性。

并行控制流计算机虽然摆脱了传统计算机单一控制流束缚，但它仍然存在以下两个缺点:

(1)通常要用程序计算器PC来指明指令的执行过程。

(2)通过访问一个共享的存贮器在指令之间传送数据。

针对"控制驱动"方式对并行运算的限制，20世纪70年代以来，提出了下面多种与冯·依曼型计算机截然不同的新概念模型的系统结构。

由于传统冯.诺依曼计算机体系结构天然所具有的局限性，从根本上限制了计算机的发展。

(1)采用存贮程序方式，指令和数据不加区别混合存储在同一个存贮器中，(数据和程序在内存中是没有区别的,它们都是内存中的数据,当EIP指针指向哪 CPU就加载那段内存中的数据,如果是不正确的指令格式,CPU就会发生错误中断. 在现在CPU的保护模式中,每个内存段都其描述符,这个描述符记录着这个内存段的访问权限(可读,可写,可执行).这最就变相的指定了哪个些内存中存储的是指令哪些是数据)

指令和数据都可以送到运算器进行运算，即由指令组成的程序是可以修改的。

(2)存储器是按地址访问的线性编址的一维结构，每个单元的位数是固定的。

(3)指令由操作码和地址组成。操作码指明本指令的操作类型,地址码指明操作数和地址。

(4)通过执行指令直接发出控制指令控制计算机的操作。指令在存贮器中按其执行顺序存放，由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址。指令计数器只有一个，一般按顺序递增，但执行顺序可按运算结果或当时的外界条件而改变。

(5)以运算器为中心，I/O设备与存贮器间的数据传输都要经过运算器。

(6)数据以二进制表示。

从本质上讲，冯.诺依曼体系结构的本征属性就是二个一维性，即一维的计算模型和一维的存储模型，简单地说"存贮类型"是不确切的。而正是这二个一维性，成就了现代计算机的辉煌，也限制了计算机的进一步的发展。

冯·诺依曼计算机的软件和硬件完全分离，适用于作数值计算。这种计算机的机器语言同高级语言在语义上存在很大的间隔，称之为冯.依曼语义间隔。造成这个差距的其中一个重要原因就是存贮器组织方式不同，冯·诺依曼机存储器是一维的线性排列的单元，按顺序排列的地址访问。而高级语言表示的存贮器则是一组有名字的变量，按名字调用变量，不考虑访问方法，而且数据结构经常是多维的(如数组，表格)。另外，在大多数高级语言中，数据和指令截然不同，并无指令可以像数据一样进行运算操作的概念。同时，高级语言中的每种操作对于任何数据类型都是通用的，数据类型属于数据本身，而冯.诺依曼机的数据本身没有属性标志，同一种操作要用不同的操作码来对数据加以区分。这些因素导致了语义的差距。如何消除如此大的语义间隔，这成了计算机面临的一大难题和发展障碍。

冯.诺依曼体系结构的局限严重束缚了现代计算机的进一步发展，而非数值处理应用领域对计算机性能的要求越来越高，这就亟待需要突破传统计算机体系结构的框架，寻求新的体系结构来解决实际应用问题。目前在体系结构方面已经有了重大的变化和改进，如并行计算机、数据流计算机以及量子计算机、 光子计算机，DNA计算机等非冯计算机，它们部分或完全不同于传统的冯.诺依曼型计算机，很大程度上提高了计算机的计算性能。

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