A arquitetura von Neumann caracteriza-se pela utilização de uma única memória compartilhada para armazenar dados e instruções que controlam o programa; esse design evita a ocorrência da limitação de desempenho conhecida como gargalo de von Neumann, em que a velocidade de execução das instruções é limitada pela velocidade de acesso à memória.

A arquitetura Harvard caracteriza-se pela separação física das memórias de instrução e de dados, permitindo o acesso simultâneo a ambas; isso otimiza o desempenho do processamento ao eliminar o gargalo causado pelo acesso sequencial a uma única memória.

A arquitetura CISC caracteriza-se por um conjunto reduzido de instruções, o que tende a simplificar o hardware e melhorar a eficiência do processador; isso não implica diretamente a redução da necessidade de memória para programas, mas a otimização do processamento de instruções.

A arquitetura RISC busca simplificar o desenvolvimento de software ao priorizar a implementação de um grande número de instruções complexas, mas isso geralmente aumenta o uso da memória, em vez de diminuí-lo, e inviabiliza a implementação de técnicas de pipeline, devido à alta complexidade das instruções.

Na arquitetura ARM, utilizada em dispositivos móveis e sistemas embarcados, priorizam-se a eficiência energética e o desempenho por watt; combina-se o uso da arquitetura CISC, com um conjunto complexo de instruções, com extensões específicas que suportam uma variedade de modos operacionais e tipos de execução.