1. 计算机系统简介
计算机系统由硬件和软件两部分构成。其中硬件是指计算机的实体部分，由各种电子元器件和其他各种器件构成。软件是由人们事先编写好的具有各种功能的程序。通常寄寓在各类媒体中（RAM，ROM等），存储在主存和辅存中。
软件又分为系统软件和应用软件，系统软件是用来管理整个计算机系统，监视服务，是系统资源得到合理调度，高效使用，包括：标准程序库，语言处理程序（汇编程序，编译程序），操作系统，服务程序，数据库软件，网络软件。应用软件是用户根据任务编制的各种程序。
1.1 计算机系统层次
下图是计算机系统层次结构图解：
早期计算机只有机器语言（0，1），编写难度很大，但是可以由计算机直接执行，执行机器语言的机器称为实际机器M1。
后面出现了符号化的程序设计程序，即汇编语言。但它不能直接执行，必须由汇编程序翻译为机器语言才可执行，因此M3不是一台实际的机器，称之为虚拟机器M3。
从本质来讲汇编语言仍然是一个面向实际机器的语言，它的每一条指令对应机器语言的每一条01语句，所以出现了高级语言。当然高级语言是需要翻译为汇编语言再翻译为机器语言，或直接翻译为机器语言才能执行。这些工作由虚拟机M4来执行。通常将高级语言翻译为机器语言的软件称为翻译程序。翻译程序分为编译程序和解释程序。
之后，在M1下发展出了微程序机器M0，它将M1中的一条指令翻译为一组微指令，构成一个微程序。
实际上在实际机器和虚拟机器中，还存在一个虚拟机器M2，它是由操作系统软件构成，提供汇编程序和高级语言程序的一些基本操作，同时还起到控制和管理计算机全部硬件和软件资源的作用。
1.2 计算机组成和计算机体系结构
计算机体系结构是程序员可见的计算机系统的属性，即概念性的结构和功能特性。例如：指令集，存储器寻址技术，数据类型等，大多属于抽象的概念。计算机系统由多级层次结构，站在不同的层次锁看到的计算机属性也是不同的。
计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性。例如指令系统体现了机器的属性，这是属于计算机结构的问题。但指令的实现，即如何取指令，分析指令，取操作数，运算，送结果，则是计算机组成的问题。
2. 计算机基本组成
2.1 冯. 诺伊曼计算机
冯诺依曼计算机的五大特性：
- 计算机由运算器，存储器，控制器，输入设备和输出设备五大部件构成。
- 指令和数据以同等的地位存放于存储器中，并可按地址寻访。
- 指令和数据均以二进制数表示。
- 指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。
- 指令在存储器中按顺序存放。通常，指令是按顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结构或根据设定的条件改变执行顺序。
- 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传输通过运算器完成。
注意：现代的计算机已转化为以存储器为中心，结构框图如下：
- 运算器用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器中。
- 存储器用来存放数据和程序。
- 控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果。
- 输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式。
- 输出备将计算机计算的结构转换为人们熟悉的信息形式
通常将运算器和控制器集成在同一芯片上，称为CPU，把输入设备和输出设备称为I/O设备。这样现代计算机可认为由三大部分组成：CPU，I/O设备以及主存储器。CPU和主存储器由可称为主机，I/O设备称为外部设备。
2.2 计算机组成概述
下图是细化的计算机组成框图： 
2.2.1 主存储器
简称主存或内存。存储体由许多存储单元组成，每个存储单元又包含若干个存储元件，每个原件可存放一位二进制代码0或1。可见一个存储单元可存储一串二进制代码，称其为存储字，位数称为存储字长。
主存的工作方式是按照存储单元的地址来对存储字的各位进行存取，这种方式称为按地址存取方式（访存）。这种方式有三个好处：只需要给出程序的首地址，PC加一就可以获取到下一条指令的地址。当需要重复的指令时，只需给出地址而不许占用更多的存储单元进行重复存放。指令和数据是同等地位，所以取一条指令和数据的操作是完全相同的，只需一条控制线路即可完成两种操作。
为了能实现按地址访问，还需要两个寄存器：MAR（存储地址寄存器）、MDR（存储数据寄存器）。现代计算机通常将它们集成在CPU中。
MAR用来存放将要访问的存储单元的地址，其位数对应存储单元的个数（10位，存储单元为个存储单元，也就是1K）。MDR用来存放存存储体中取出的数据，或即将要存入的数据。
2.2.2 运算器
最简单的运算器包含三个寄存器ACC（累加器），MQ（乘商寄存器），X（X寄存器）和一个算数逻辑单元ALU。四种运算步骤见P15页。
2.2.3 控制器
控制器的工作通常分为三大步骤：取指阶段，分析阶段，执行阶段。控制器由PC（程序计数器），IR（指令寄存器），CU（控制单元）。
PC用来存放将要执行的指令的地址，它和MAR有一条直接的通路，并具有自动加1（逻辑）的功能，即可自动形成下一条指令的地址。IR用来存放当前执行指令，来自于MDR，IR中的操作码OP（IR）送至CU，用来分析指令，IR中的地址码Ad（IR）作为操作数的地址送至MAR。CU用来分析当前指令完成所需的操作，并发出各种为操作命令序列，控制所有对象协作运行。
3. 计算机硬件的主要技术指标
3.1 机器字长
机器字长是指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关，字长越长表示的精度越高，但是也会影响计算机运行的速度，但是如果字长较短，对于位数较多的数据就需要两次或多次运算才能完成，也会影响速度。
3.2 存储容量
存储器的容量应包括主存容量（CPU可以直接访问）和辅存容量。主存容量是指主存中存放二进制代码的总位数：存储容量=存储单元的个数*存储字长。