它的基本結構特徵是“共享資料和序列執行”的計算機模型。按照這種結構，程式和資料放在共享儲存器內，CPU取出指令和資料進行相應的計算，因此CPU與共享儲存器間的資訊通路成為影響系統性能的“瓶頸”。多年來在平行計算機結構及處理的研究已經取得了很多成果，如陣列機、流水機、向量機等，使計算速度有了很大提高，但就本質上仍無法克服馮·諾依曼機結構上的缺陷。 隨著計算機發展，人們除了繼續對命令式語言進行改進外，提出了若干非馮·諾依曼型的程式設計語言，並探索了適合於這類語言的新型計算機系統結構，大膽地脫離了馮·諾依曼原有的計算機模式，尋求有利於開發高度並行功能的新型計算機模型，例如光子計算機（光處理器利用光的高速和無干擾性，使用光學元件構成處理器。尚在研發中），平行計算機、資料流計算機以及量子計算機等。
說法一
傳統的馮·諾依曼型結構屬於控制驅動方式。它是以命令式語言為物件，指令的執行次序受指令計數器的控制，因而指令是序列執行的。也就是說有指令控制器控制指令執行的次序和時機，當它指向某條指令時才驅動該條指令的執行。這種結構特點是“程式儲存，共享資料，順序執行”。計算中有一條單一的控制流從一條指令傳到下一條指令（由指令計數器PC提供，執行K、K+1、……指令），執行指令所需要的運算元透過指令中給定的地址來訪問，指令執行結果也透過地址存入一個共享的儲存器中。並行控制流模型，採用運算子Fork和Join來顯式地表示並行性，它允許在同一時刻有幾個控制流同時活動。並行控制流模型中，關鍵技術之一是要有相應的同步手段（如Join運算子）來處理資料的相關性。 並行控制流計算機雖然擺脫了傳統計算機單一控制流束縛，但它仍然存在以下兩個缺點： (1)通常要用程式計數器PC來指明指令的執行過程。 (2)透過訪問一個共享的儲存器在指令之間傳送資料。 針對“控制驅動”方式對平行計算的限制，20世紀70年代以來，提出了下面多種與馮·依曼型計算機截然不同的新概念模型的系統結構。
說法二
由於傳統馮.諾依曼計算機體系結構天然所具有的侷限性，從根本上限制了計算機的發展。 (1)採用儲存程式方式，指令和資料不加區別混合儲存在同一個儲存器中，（資料和程式在記憶體中是沒有區別的,它們都是記憶體中的資料,當EIP指標指向哪 CPU就載入那段記憶體中的資料,如果是不正確的指令格式,CPU就會發生錯誤中斷. 在現在CPU的保護模式中,每個記憶體段都其描述符,這個描述符記錄著這個記憶體段的訪問許可權(可讀,可寫,可執行).這最就變相的指定了哪個些記憶體中儲存的是指令哪些是資料） 指令和資料都可以送到運算器進行運算，即由指令組成的程式是可以修改的。 (2)儲存器是按地址訪問的線性編址的一維結構，每個單元的位數是固定的。 (3)指令由操作碼和地址組成。操作碼指明本指令的操作型別,地址碼指明運算元和地址。運算元本身無資料型別的標誌，它的資料型別由操作碼確定。 (4)透過執行指令直接發出控制訊號控制計算機的操作。指令在儲存器中按其執行順序存放，由指令計數器指明要執行的指令所在的單元地址。指令計數器只有一個，一般按順序遞增，但執行順序可按運算結果或當時的外界條件而改變。 (5)以運算器為中心，I/O裝置與儲存器間的資料傳送都要經過運算器。 (6)資料以二進位制表示。 從本質上講，馮.諾依曼體系結構的本徵屬性就是二個一維性，即一維的計算模型和一維的儲存模型，簡單地說“儲存程式”是不確切的。而正是這二個一維性，成就了現代計算機的輝煌，也限制了計算機的進一步的發展，真可謂“成也馮，敗也馮”。 馮·諾依曼計算機的軟體和硬體完全分離，適用於作數值計算。這種計算機的機器語言同高級語言在語義上存在很大的間隔，稱之為馮.依曼語義間隔。造成這個差距的其中一個重要原因就是儲存器組織方式不同，馮·諾依曼機儲存器是一維的線性排列的單元，按順序排列的地址訪問。而高階語言表示的儲存器則是一組有名字的變數，按名字呼叫變數，不考慮訪問方法，而且資料結構經常是多維的（如陣列，表格）。另外，在大多數高階語言中，資料和指令截然不同，並無指令可以像資料一樣進行運算操作的概念。同時，高階語言中的每種操作對於任何資料型別都是通用的，資料型別屬於資料本身，而馮.諾依曼機的資料本身沒有屬性標誌，同一種操作要用不同的操作碼來對資料加以區分。這些因素導致了語義的差距。如何消除如此大的語義間隔，這成了計算機面臨的一大難題和發展障礙。 馮.諾依曼體系結構的侷限嚴重束縛了現代計算機的進一步發展，而非數值處理應用領域對計算機效能的要求越來越高，這就亟待需要突破傳統計算機體系結構的框架，尋求新的體系結構來解決實際應用問題。目前在體系結構方面已經有了重大的變化和改進，如平行計算機、資料流計算機以及量子計算機、 DNA計算機等非馮計算機，它們部分或完全不同於傳統的馮.諾依曼型計算機，很大程度上提高了計算機的計算效能。
必須看到，傳統的馮·諾依曼型計算機從本質上講是採取序列順序處理的工作機制，即使有關資料已經準備好，也必須逐條執行指令序列。而提高計算機效能的根本方向之一是並行處理。因此，近年來人們謀求突破傳統馮·諾依曼體制的束縛，這種努力被稱為非諾依曼化。對所謂非諾依曼化的探討仍在爭議中，一般認為它表現在以下三個方面的努力。 （1）在馮·諾依曼體制範疇內，對傳統馮·諾依曼機進行改造，如採用多個處理部件形成流水處理， 依靠時間上的重疊提高處理效率；又如組成陣列機結構，形成單指令流多資料流，提高處理速 度。這些方向已比較成熟，成為標準結構； （2）用多個馮·諾依曼機組成多機系統，支援並行演算法結構。這方面的研究目前比較活躍； （3）從根本上改變馮·諾依曼機的控制流驅動方式。例如，採用資料流驅動工作方式的資料流計算 機，只要資料已經準備好，有關的指令就可並行地執行。這是真正非諾依曼化的計算機，它為並 行處理開闢了新的前景，但由於控制的複雜性，仍處於實驗探索之中。
使用兩個獨立的儲存器模組，分別儲存指令和資料，每個儲存模組都不允許指令和資料並存，以便實現並行處理；
具有一條獨立的地址匯流排和一條獨立的資料匯流排，利用公用地址匯流排訪問兩個儲存模組（程式儲存模組和資料儲存模組），公用資料匯流排則被用來完成程式儲存模組或資料儲存模組與CPU之間的資料傳輸；
兩條匯流排由程式儲存器和資料儲存器分時共用
在典型情況下，完成一條指令需要3個步驟，即：取指令、指令譯碼和執行指令。從指令流的定時關係也可看出馮.諾曼結構與哈佛結構處理方式的差別。舉一個最簡單的對儲存器進行讀寫操作的指令，指令1至指令3均為存、取數指令，對馮.諾曼結構處理器，由於取指令和存取資料要從同一個儲存空間存取，經由同一匯流排傳輸，因而它們無法重疊執行，只有一個完成後再進行下一個。
如果採用哈佛結構處理以上同樣的3條存取數指令，如下圖所示，由於取指令和存取資料分別經由不同的儲存空間和不同的匯流排，使得各條指令可以重疊執行，這樣，也就克服了資料流傳輸的瓶頸，提高了運算速度。
哈佛結構強調了總的系統速度以及通訊和處理器配置方面的靈活性。
TI 公司DSP採用的改進型哈佛結構其改進之處在於 在資料匯流排和程式匯流排之間進行區域性的交叉連線。這一改進允許資料存放在程式儲存器中，並被算術運算指令直接使用，增強了晶片的靈活性。只要排程好兩個獨立的匯流排就可使處理能力達到最高，以實現全速執行。改進的哈佛結構還可使指令儲存在快取記憶體器中(Cache)，省去了從儲存器中讀取指令的時間，大大提高了執行速度。
它的基本結構特徵是“共享資料和序列執行”的計算機模型。按照這種結構，程式和資料放在共享儲存器內，CPU取出指令和資料進行相應的計算，因此CPU與共享儲存器間的資訊通路成為影響系統性能的“瓶頸”。多年來在平行計算機結構及處理的研究已經取得了很多成果，如陣列機、流水機、向量機等，使計算速度有了很大提高，但就本質上仍無法克服馮·諾依曼機結構上的缺陷。 隨著計算機發展，人們除了繼續對命令式語言進行改進外，提出了若干非馮·諾依曼型的程式設計語言，並探索了適合於這類語言的新型計算機系統結構，大膽地脫離了馮·諾依曼原有的計算機模式，尋求有利於開發高度並行功能的新型計算機模型，例如光子計算機（光處理器利用光的高速和無干擾性，使用光學元件構成處理器。尚在研發中），平行計算機、資料流計算機以及量子計算機等。
說法一
傳統的馮·諾依曼型結構屬於控制驅動方式。它是以命令式語言為物件，指令的執行次序受指令計數器的控制，因而指令是序列執行的。也就是說有指令控制器控制指令執行的次序和時機，當它指向某條指令時才驅動該條指令的執行。這種結構特點是“程式儲存，共享資料，順序執行”。計算中有一條單一的控制流從一條指令傳到下一條指令（由指令計數器PC提供，執行K、K+1、……指令），執行指令所需要的運算元透過指令中給定的地址來訪問，指令執行結果也透過地址存入一個共享的儲存器中。並行控制流模型，採用運算子Fork和Join來顯式地表示並行性，它允許在同一時刻有幾個控制流同時活動。並行控制流模型中，關鍵技術之一是要有相應的同步手段（如Join運算子）來處理資料的相關性。 並行控制流計算機雖然擺脫了傳統計算機單一控制流束縛，但它仍然存在以下兩個缺點： (1)通常要用程式計數器PC來指明指令的執行過程。 (2)透過訪問一個共享的儲存器在指令之間傳送資料。 針對“控制驅動”方式對平行計算的限制，20世紀70年代以來，提出了下面多種與馮·依曼型計算機截然不同的新概念模型的系統結構。
說法二
由於傳統馮.諾依曼計算機體系結構天然所具有的侷限性，從根本上限制了計算機的發展。 (1)採用儲存程式方式，指令和資料不加區別混合儲存在同一個儲存器中，（資料和程式在記憶體中是沒有區別的,它們都是記憶體中的資料,當EIP指標指向哪 CPU就載入那段記憶體中的資料,如果是不正確的指令格式,CPU就會發生錯誤中斷. 在現在CPU的保護模式中,每個記憶體段都其描述符,這個描述符記錄著這個記憶體段的訪問許可權(可讀,可寫,可執行).這最就變相的指定了哪個些記憶體中儲存的是指令哪些是資料） 指令和資料都可以送到運算器進行運算，即由指令組成的程式是可以修改的。 (2)儲存器是按地址訪問的線性編址的一維結構，每個單元的位數是固定的。 (3)指令由操作碼和地址組成。操作碼指明本指令的操作型別,地址碼指明運算元和地址。運算元本身無資料型別的標誌，它的資料型別由操作碼確定。 (4)透過執行指令直接發出控制訊號控制計算機的操作。指令在儲存器中按其執行順序存放，由指令計數器指明要執行的指令所在的單元地址。指令計數器只有一個，一般按順序遞增，但執行順序可按運算結果或當時的外界條件而改變。 (5)以運算器為中心，I/O裝置與儲存器間的資料傳送都要經過運算器。 (6)資料以二進位制表示。 從本質上講，馮.諾依曼體系結構的本徵屬性就是二個一維性，即一維的計算模型和一維的儲存模型，簡單地說“儲存程式”是不確切的。而正是這二個一維性，成就了現代計算機的輝煌，也限制了計算機的進一步的發展，真可謂“成也馮，敗也馮”。 馮·諾依曼計算機的軟體和硬體完全分離，適用於作數值計算。這種計算機的機器語言同高級語言在語義上存在很大的間隔，稱之為馮.依曼語義間隔。造成這個差距的其中一個重要原因就是儲存器組織方式不同，馮·諾依曼機儲存器是一維的線性排列的單元，按順序排列的地址訪問。而高階語言表示的儲存器則是一組有名字的變數，按名字呼叫變數，不考慮訪問方法，而且資料結構經常是多維的（如陣列，表格）。另外，在大多數高階語言中，資料和指令截然不同，並無指令可以像資料一樣進行運算操作的概念。同時，高階語言中的每種操作對於任何資料型別都是通用的，資料型別屬於資料本身，而馮.諾依曼機的資料本身沒有屬性標誌，同一種操作要用不同的操作碼來對資料加以區分。這些因素導致了語義的差距。如何消除如此大的語義間隔，這成了計算機面臨的一大難題和發展障礙。 馮.諾依曼體系結構的侷限嚴重束縛了現代計算機的進一步發展，而非數值處理應用領域對計算機效能的要求越來越高，這就亟待需要突破傳統計算機體系結構的框架，尋求新的體系結構來解決實際應用問題。目前在體系結構方面已經有了重大的變化和改進，如平行計算機、資料流計算機以及量子計算機、 DNA計算機等非馮計算機，它們部分或完全不同於傳統的馮.諾依曼型計算機，很大程度上提高了計算機的計算效能。
必須看到，傳統的馮·諾依曼型計算機從本質上講是採取序列順序處理的工作機制，即使有關資料已經準備好，也必須逐條執行指令序列。而提高計算機效能的根本方向之一是並行處理。因此，近年來人們謀求突破傳統馮·諾依曼體制的束縛，這種努力被稱為非諾依曼化。對所謂非諾依曼化的探討仍在爭議中，一般認為它表現在以下三個方面的努力。 （1）在馮·諾依曼體制範疇內，對傳統馮·諾依曼機進行改造，如採用多個處理部件形成流水處理， 依靠時間上的重疊提高處理效率；又如組成陣列機結構，形成單指令流多資料流，提高處理速 度。這些方向已比較成熟，成為標準結構； （2）用多個馮·諾依曼機組成多機系統，支援並行演算法結構。這方面的研究目前比較活躍； （3）從根本上改變馮·諾依曼機的控制流驅動方式。例如，採用資料流驅動工作方式的資料流計算 機，只要資料已經準備好，有關的指令就可並行地執行。這是真正非諾依曼化的計算機，它為並 行處理開闢了新的前景，但由於控制的複雜性，仍處於實驗探索之中。
使用兩個獨立的儲存器模組，分別儲存指令和資料，每個儲存模組都不允許指令和資料並存，以便實現並行處理；
具有一條獨立的地址匯流排和一條獨立的資料匯流排，利用公用地址匯流排訪問兩個儲存模組（程式儲存模組和資料儲存模組），公用資料匯流排則被用來完成程式儲存模組或資料儲存模組與CPU之間的資料傳輸；
兩條匯流排由程式儲存器和資料儲存器分時共用
在典型情況下，完成一條指令需要3個步驟，即：取指令、指令譯碼和執行指令。從指令流的定時關係也可看出馮.諾曼結構與哈佛結構處理方式的差別。舉一個最簡單的對儲存器進行讀寫操作的指令，指令1至指令3均為存、取數指令，對馮.諾曼結構處理器，由於取指令和存取資料要從同一個儲存空間存取，經由同一匯流排傳輸，因而它們無法重疊執行，只有一個完成後再進行下一個。
如果採用哈佛結構處理以上同樣的3條存取數指令，如下圖所示，由於取指令和存取資料分別經由不同的儲存空間和不同的匯流排，使得各條指令可以重疊執行，這樣，也就克服了資料流傳輸的瓶頸，提高了運算速度。
哈佛結構強調了總的系統速度以及通訊和處理器配置方面的靈活性。
TI 公司DSP採用的改進型哈佛結構其改進之處在於 在資料匯流排和程式匯流排之間進行區域性的交叉連線。這一改進允許資料存放在程式儲存器中，並被算術運算指令直接使用，增強了晶片的靈活性。只要排程好兩個獨立的匯流排就可使處理能力達到最高，以實現全速執行。改進的哈佛結構還可使指令儲存在快取記憶體器中(Cache)，省去了從儲存器中讀取指令的時間，大大提高了執行速度。