從1946年第一臺計算機誕生至今，雖然計算機的設計和製作技術都得到了快速的發展，但是計算機的設計思想仍然沒有脫離馮·諾依曼提出的基本思想，即“存儲程序、實現自動控制”。
計算機系統由輸入設備、運算器、控制器、存儲器和輸出設備五個基本部件構成，如圖2－1所示，系統以運算器為中心，由控制器提供控制，採用二進制存儲和運算，指令由操作碼和地址碼組成，程序在存儲器中順序存儲、順序執行，幾個部件協同工作就能實現“程序存儲控制”功能。
運算器的主要功能是在控制器的控制下完成各種算術運算、邏輯運算和其他操作。計算機中絕大多數的運算任務都是由運算器完成的。運算器主要由加法器/累加器、數據寄存器和控制線路構成。
控制器是中央處理器（CPU，由運算器和控制器構成）的核心，它的功能是控制和協調整個計算機的動作，是計算機的神經中樞。控制器通常需要在程序計數器、指令寄存器、指令譯碼器、時序節拍發生器和操作控制部件等協同工作下完成控制。
圖2－1 計算機硬件組成示意圖
圖2－2 計算機存儲系統組成示意圖
存儲器的功能是存儲程序和數據，它是具有記憶功能的部件，是計算機的記憶裝置。存儲器的操作包括“寫入”和“讀取”兩個方面。存儲器分為高速緩衝存儲器（Cache）、主存儲器和輔助存儲器，如圖2－2所示。
高速緩衝存儲器（Cache）：它是位於CPU與主存之間的臨時存儲器，它的容量比主存小，但和CPU的交換速度非常快。主存儲器訪問速度較快，可以直接被CPU訪問，但是速度遠比Cache慢。輔助存儲器訪問速度比主存儲器慢，它不能被CPU直接訪問。
輸入設備功能是把原始數據、程序輸入計算機內，並轉換成計算機能接受的電信號。常用的輸入設備有鍵盤、鼠標、掃描儀等。
輸出設備功能是把計算機運算處理結果或工作過程在屏幕或紙張直觀的表現出來。常用的輸出設備有顯示器和打印機。
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