1.1冯·诺依曼结构计算机工作原理及层次结构分析
冯·诺依曼被称为“计算机之父”是20世纪最重要的数学家之一，在现代计算机、博弈论等领域的作出了重大贡献。冯·诺依曼提出了计算机制造的三个基本原则，即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备），这套理论被称为冯·诺依曼体系结构。
冯·诺依曼计算机的硬件组成
冯诺依曼体系结构的总体硬件结构：
主机：CPU （运算器+ 控制器）、内存 外设：输入设备、输出设备、外存储器 总线：地址线、数据线、控制线
冯诺依曼体系结构的各大组成部分
1)运算器
在控制器的统一控制下，负责对数据进行加工、完成各种运算，如算术运算、逻辑运算、位移、比较等。其数据取自内存，运算结果又送往内存。
2)控制器
控制器是整个计算机的指挥控制中心，通过向其他设备（计算机中的所有硬件设备2，直接或间接）发出控制信号来控制、控制计算机，使其能自动、协调地工作。
3)存储器
计算机系统中用于保存信息的记忆设备，存放计算机中所有数据的场所。
4)输入设备
输入设备是向计算机输入数据和信息的设备。是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。(显示器、声卡、网卡、打印机等)
5)输入设备
是计算机硬件系统的终端设备，用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。也是把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表现出来。(键盘、鼠标、网卡、扫描仪)等
计算机的层次结构
硬联逻辑级
第零级是硬联逻辑级，这是计算机的内核，由门，触发器等逻辑电路组成。
微程序级
第一级是微程序级。这级的机器语言是微指令集，程序员用微指令编写的微程序，一般是直接由硬件执行的。
传统机器级
第二级是传统机器级，这级的机器语言是该机的指令集，程序员用机器指令编写的程序可以由微程序进行解释。
操作系统级
第三级是操作系统级，从操作系统的基本功能来看，一方面它要直接管理传统机器中的软硬件资源，另一方面它又是传统机器的延伸。
汇编语言级
第四级是汇编语言级，这级的机器语言是汇编语言，完成汇编语言翻译的程序叫做汇编程序。 [1]
高级语言级
第五级是高级语言级，这级的机器语言就是各种高级语言，通常用编译程序来完成高级语言翻译的工作。
应用语言级
第六级是应用语言级，这一级是为了使计算机满足某种用途而专门设计的，因此这一级语言就是各种面向问题的应用语言。
把计算机系统按功能分为多级层次结构，就是有利于正确理解计算机系统的工作过程，明确软件，硬件在计算机系统中的地位和作用。