​​计算机的基本原理可概括为“存储程序控制”，即通过预先编写的指令序列控制硬件完成数据处理。其核心在于二进制运算、指令执行循环（取指-译码-执行）和五大部件协同（运算器、控制器、存储器、输入/输出设备）。现代计算机遵循冯·诺依曼体系结构，核心特征包括程序与数据统一存储、顺序执行及自动运算能力。​​

计算机采用二进制表示所有数据和指令，利用高低电平实现稳定运算。​​运算器负责算术与逻辑操作，控制器则像“指挥中心”解析指令并协调各部件​​。例如计算$3+5$时，控制器从内存提取指令，运算器执行加法后将结果8存回内存。

​​存储器采用分层设计​​：高速缓存（Cache）加速CPU数据获取，内存（RAM）临时存储运行程序，而硬盘等外存长期保存数据。这种结构平衡速度与成本，例如频繁访问的数据会被缓存优先处理。

​​输入输出设备是人机交互桥梁​​。键盘输入字符转为二进制码，显示器则将运算结果还原为可视信息。现代计算机通过中断机制高效管理外设请求，如打印机完成任务后主动通知CPU。

​​指令执行形成闭环流程​​：CPU从内存读取指令→解码操作类型→获取操作数→执行运算→写回结果→更新指令地址。这一循环每秒可完成数十亿次，支撑复杂任务。例如游戏运行时，GPU并行处理图像指令，而CPU统筹物理引擎计算。

​​总结​​：理解计算机原理有助于优化程序性能，例如利用缓存局部性提升效率。未来量子计算等新技术可能突破传统架构，但冯·诺依曼体系仍是当前数字文明的基石。