Computer 一种能够按照预设程序自动处理信息的电子设备，其核心功能是接收、存储、处理和输出数据。现代计算机通常由硬件系统和软件系统两大部分构成。
一、计算机的基本组成
Von Neumann Architecture 冯·诺依曼架构 现代计算机的设计基础源于 20 世纪 40 年代由约翰·冯·诺依曼提出的“存储程序”概念，即程序和数据以相同的方式存储在同一存储器中，并通过中央处理器（CPU）依次读取和执行。根据冯·诺依曼体系结构，计算机由以下五大基本部件组成：
| 组成部分 | 主要功能 |
|---|---|
| 运算器（Arithmetic and Logic Unit, ALU） | 进行各种算术和逻辑运算，是数据处理的核心。 |
| 控制器（Control Unit） | 负责指令译码、控制信号生成，协调指令执行过程。 |
| 存储器（Memory） | 存储程序和数据，包含主存（RAM）和辅存（硬盘、SSD）。 |
| 输入设备（Input Devices） | 把外部信息转换成计算机能处理的数据输入，如键盘、鼠标。 |
| 输出设备（Output Devices） | 把处理结果以人类能理解的形式输出，如显示器、打印机。 |
| 这些部件通过总线系统（Bus）相互连接，包括数据总线、地址总线、控制总线，实现数据和控制信号的传输。 |
二、计算机层次结构
从实现角度，计算机组成可以划分为如下几个层次：
- 数字逻辑层：用逻辑门电路实现基本的运算（与、或、非等）。
- 微结构层：用触发器、寄存器等构建运算器、控制器等模块。
- 机器指令层：用机器语言表示程序，CPU通过取指、译码、执行等操作完成指令。
- 操作系统层：提供资源管理和抽象接口。
- 程序设计语言层：通过高级语言开发应用。
计算机组成主要聚焦在前3个层次，也就是硬件的内部实现和指令执行机制。
三、计算机的本质
计算机的本质是计算。它是符号化—计算化—自动化思维模式的具体实现，是“将现实世界中可描述的对象转化为符号，再通过符号的规则化操作获得结果”的技术体系。任何可信息化的事物，只要能通过形式化符号表示，就可以映射为0与1，进而在计算系统中被处理。
1. 设计并实现基本动作
基本动作：计算系统实现的可以完成基本任务的动作
指令：对基本动作的形式化编码与命名，是控制系统执行行为的最小操作单位。
通过指令组合形成程序，若干指令按特定逻辑与时序构造指令序列，形成能够表达复杂操作流程的结构，即程序。程序是指令的有序组合，是从有限基本动作中构造无限复杂行为的关键机制。
2. 设计并实现一个程序执行机构（可以自动执行程序）
程序执行机构：负责解释程序，解释指令之间组合并按次序调用指令 调用基本动作执行的机构，执行程序的系统
计算机的本质设计思想可抽象为三种程序表达机制：
- 基本动作及其指令：定义计算系统可执行的基本操作及其控制形式；
- 组合：通过指令的组合与组织，实现更高层次的计算功能；
- 抽象：对指令组合进行模块化、参数化与泛化，形成可复用、可扩展的计算单元。 正是通过“基本动作—指令—组合—抽象”这一层次结构，计算机实现了从简单操作到复杂系统的构造路径，具备了表达复杂计算与自动执行程序的能力。