本节书摘来华章计算机《计算机科学导论》一书中的第1章 ，第1.3节，［美］贝赫鲁兹A. 佛罗赞（Behrouz A. Forouzan）著 刘艺刘哲雨等译, 更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。
1.3 计算机组成部分
我们可以认为计算机由三大部分组成：计算机硬件、数据和计算机软件。
1.3.1 计算机硬件
当今的计算机硬件基于冯·诺依曼模型，且包含四部分，尽管可以有不同类型的存储单元，不同类型的输入/输出子系统等。在第5章我们将详细讨论计算机硬件。
1.3.2 数据
冯·诺依曼模型清楚地将一台计算机定义为一台数据处理机。它接收输入数据，处理并输出相应的结果。
1.存储数据
冯·诺依曼模型并没有定义数据如何存储在计算机中。如果一台计算机是一台电子设备，最好的数据存储方式应该是电子信号，例如以电子信号的出现和消失的特定方式来存储数据，这意味着一台计算机可以以两种状态之一的形式来存储数据。
显然，在日常使用的数据并不是以两种状态之一的形式存在，例如，我们在数字系统中使用的数字可以是0～9十种状态中的任何一个。但是你不能（至少到目前为止）将这类信息存储到计算机内部，除非将这类信息变换成另一种只使用两种状态（0和1）的系统。同样，你也需要处理其他类型的数据（例如文本、图像、声音、视频），它们同样也不能直接存储到计算机中，除非将它们转变成合适的形式（0和1序列）。
在第3章中，我们将会了解不同类型的数据是怎样以0和1序列的二进制的形式存储在计算机内部的。第4章将介绍在计算机内部由二进制组成的数据是怎样被操作处理的。
2.组织数据
尽管数据只能以一种形式（位模式）存储在计算机内部，但在计算机外部却可以表现为不同的形式。另外，计算机（以及数据处理表示法）开创了一门新兴的研究领域—数据组织。在将数据存储到计算机中之前，能否有效地将数据组织成不同的实体和格式？如今，数据并不是按照杂乱无章的次序来组织信息的。数据被组织成许多小的单元，再由这些小的单元组成更大的单元，等等。在第11～14章中，我们将会从这个角度去认识数据。
1.3.3 计算机软件
图灵或冯·诺依曼模型的主要特征是程序的概念。尽管早期的计算机并没有在计算机的存储器中存储程序，但它们还是使用了程序的概念。编程在早期的计算机中体现为系列开关的打开或闭合以及配线的改变。编程在数据实际开始处理之前是由操作员或工程师完成的一项工作。
1.程序必须是存储的
在冯·诺依曼模型中，这些程序被存储在计算机的存储器中，存储器中不仅要存储数据，还要存储程序（见图1-6）。
2.指令的序列
这个模型还要求程序必须是有序的指令集。每一条指令操作一个或者多个数据项。因此，一条指令可以改变它前面指令的作用。例如，图1-7显示了一个输入两个数据，将它们相加，最后打印出结果的程序。这段程序包含4个独立的指令集。
也许我们会问为什么程序必须由不同的指令集组成，答案是重用性。如今，计算机完成成千上万的任务，如果每一项任务的程序都是相对独立而且和其他程序之间没有任何的公用段，编程将会变成一件很困难的事情。图灵模型和冯·诺依曼模型通过仔细地定义计算机可以使用的不同指令集，从而使得编程变得相对简单。程序员通过组合这些不同的指令来创建任意数量的程序。每个程序可以是不同指令的不同组合。
3.算法
要求程序包含一系列指令使得编程变得可能，但也带来了另外一些使用计算机方面的问题。程序员不仅要了解每条指令所完成的任务，还要知道怎样将这些指令结合起来完成一些特定的任务。对于一些不同的问题，程序员首先应该以循序渐进的方式来解决问题，接着尽量找到合适的指令（指令序列）来解决问题。这种按步骤解决问题的方法就是所谓的算法。算法在计算机科学中起到了重要的作用，我们将在第8章讨论。
4.语言
在计算机时代的早期，只有一种称为机器语言的计算机语言。程序员依靠写指令的方式（使用位模式）来解决问题。但是随着程序越来越大，采用这种模式来编写很长的程序变得单调乏味。计算机科学家们研究出利用符号来代表位模式，就像人们在日常中用符号（单词）来代替一些常用的指令一样。当然，人们在日常生活中所用的一些符号与计算机中所用的符号不同。这样计算机语言的概念诞生了。自然语言（例如英语）是丰富的语言，并有许多正确组合单词的规则；相对而言，计算机语言只有比较有限的符号和单词。第9章将介绍计算机语言。
5.软件工程
在冯·诺依曼模型中没有定义软件工程，软件工程是指结构化程序的设计和编写。今天，它不仅仅是用来描述完成某一任务的应用程序，还包括程序设计中所要严格遵循的原理和规则。我们所讨论的这些原理和规则综合起来就是第10章中要说的软件工程。
6.操作系统
在计算机发展演变过程中，科学家们发现有一系列指令对所有程序来说是公用的。例如，一条告诉计算机在哪接收和发送数据的指令在几乎所有的程序中都要用到。如果这些指令只编写一次就可以用于所有程序，那么效率将会大大提高。这样，就出现了操作系统的概念。计算机操作系统最初是为程序访问计算机部件提供方便的一种管理程序。今天，操作系统所完成的工作远不止这些，具体的内容将在第7章介绍。
