На основе анализа недостатков неймановской архитектуры можно три подхода к повышению эффективности систем обработки данных:

1). Совершенствование внутренней структуры (организации) системы обработки данных:

Оставляя неизменную архитектуру, повышение эффективности обработки данных достигается за счет усовершенствования внутренней структуры:

a) использование кэш-памяти

b) блочная пересылка

c) иерархическая организация памяти

d) использование RISC-архитектуры.

2). Повышение уровня команд:

Предполагает использование усложненной, модифицируемой системы команд:

a) появление CISC-архитектуры

b) создание архитектур для языков высокого уровня (стековая, тэговая, ОО)

c) MISC-архитектура процессора (архитектура с модифицируемой системой команд )

d) архитектура со сверхдлинным командным словом (VLIW) – суперскалярная архитектура (одновременное выполнение двух и более команд )

e) конвейеризация и распараллеливание.

3). Использование нетрадиционных архитектур:

Предполагает радикальный отход от неймановской архитектуры.

a) используется распараллеливание вычислительного процесса или распараллеливание вычислений

b) новые вычислительные механизмы.

Примеры: Редукционные машины, нечеткие процессоры, нейрокомпьютеры, систолические (волновые) системы, процессоры логического вывода.