硬件构成的计算机系统，包括看得见、摸得着的电子线路和物理设备，如处理器（CPU）、存储器、外部设备（输入输出设备、I/O设备）及总线等。存储器是关键组件之一，它负责保存程序和数据，程序是计算机操作的指令，数据是操作的对象。存储器由存储体、地址译码器、读写控制电路、地址总线和数据总线组成。主存储器能够直接由处理器随机存取指令和数据，而磁盘、磁带、光盘等则作为外存储器或辅助存储器，提供更大容量的数据存储。主存储器、外部存储器和相应的软件构成计算机的存储系统。
处理器是计算机的指挥中心，根据存储器内的程序逐条执行操作。它主要由数据寄存器、指令寄存器、指令译码器、算术逻辑部件、操作控制器、程序计数器（指令地址计数器）和地址寄存器等部分组成。这些组件协同工作，确保计算机能够高效运行。
外部设备作为用户与机器之间的桥梁，包括输入设备和输出设备。输入设备的任务是将各种形式的信息转换为计算机能够接受的编码形式，并存入计算机内；输出设备则负责将计算机的处理结果以用户需要的形式呈现，如屏幕显示、文字打印、图形图表、语言音响等。输入输出接口作为外部设备与处理器之间的缓冲装置，负责电气性能的匹配和信息格式的转换。
软件系统则是计算机能够实现各种功能的基础。它包括能使计算机硬件系统顺利和有效工作的程序集合，这些程序可以通过磁盘、磁带、程序纸、穿孔卡等物理介质来存储和表示。软件系统可以分为系统软件和应用软件两部分。系统软件负责对整个计算机系统资源的管理、调度、监视和服务，而应用软件则是为满足不同领域用户需求而开发的各种应用程序。
具体来说，系统软件包括操作系统、数据库管理系统、编译系统、网络系统、标准程序库和服务性程序等。操作系统作为系统软件的核心，负责管理和控制计算机系统内各种软、硬资源；数据库管理系统负责管理和共享计算机系统内的全部文件、资料和数据；编译系统则负责将高级语言编写的源程序转换为机器语言；网络系统则负责组织和管理计算机系统的网络资源，实现资源共享和通信；标准程序库包含了一些用于解决常见计算问题的标准程序；服务性程序则提供了增强计算机系统服务功能的各种实用程序。
为了提高计算机性能，数十年来，人们对提高处理器处理速度和精度、增加存储器存取速度和容量等方面进行了许多改进。例如，通过增加运算器的基本字长和提高运算器的精度，引入新的数据类型或对数据进行自定义，增设通用寄存器、变址寄存器、间接寻址功能和高速缓冲存储器，采用存储器交叉存取技术及虚拟存储器技术，引入指令流水线和运算流水线，采用多个功能部件和增设协处理器等措施，实现了更高的处理能力和存储效率。
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