从概念上讲，计算机的结构非常简单：**首先布置一根总线，然后将各种硬件设备挂在总线上。**所有的这些设备都有一个控制设备，外部设备都由这些控制器与CPU通信。而所有设备之间的通信均需通过总线，如图3-1所示。图3-1中的粗线条表示总线。

为了提高计算机的效率，人们又设计出了流水线结构，即仿照工业流水装配线，将计算机的功能部件分为多个梯级，并将计算机的每条指令分拆为同样多个步骤，使每条指令在流水线上流动，到流水线最后一个梯级时指令执行完毕。流水线上的每个梯级都可以容纳一条指令并同时执行，如图3-2所示。

为了进一步提高计算机的效率，在流水线的基础上，人们又发明了多流水线、超标量计算和超长指令字等多指令发射机制。这些机制的发明在提升计算机效率（主要是吞吐量）的同时，也极大地增加计算机结构的复杂度，并对操作系统和编译器提出了更高的要求。

图3-3描述的是一个超标量发射的体系结构。这个结构有两队指令读取和译码单元，以及三个执行单元。通过一个指令保持缓冲区，就可以实现多路复用（Multiplex）和反多路复用（de-Multiplex），从而提高系统每个功能单元的利用率和整个系统的吞吐量。

除了指令执行单元外，计算机中的另一个重要部件是指令的存放单元，称为存储架构。存储架构包括了缓存、主存、磁盘、磁带等。有的情况下还存在多级缓存和外部光盘。图3-4描述的是一个包括寄存器的5级存储介质构成的存储架构。

磁盘是计算机的主要存储媒介。可以说，没有磁盘，计算机就不能称为计算机，或者说计算机的用处就要大打折扣。虽然确实存在无磁盘的计算机（即disk-less计算机），但这些计算机都是专用的，并不是给一般用户用的。磁盘从概念上看非常简单，每张磁盘有多块盘片，盘片两面都可以存储数据。图3-5描述的是典型的磁盘结构。

中断是计算机里面的一个最为重要的机制，它也是操作系统获得计算机控制权的根本保证。若没有中断，很难想象操作系统能够完成人们所赋予的任务。中断的基本原理是：设备在完成自己的任务后向CPU发出中断，CPU判断优先级，然后确定是否响应。如果响应，则执行中断服务程序，并在中断服务程序执行完后继续执行原来的程序。图3-6简单地描述了中断机制。

中断是一个很复杂的过程，中断处理过程中又可以发生中断，且还可以有所谓的软中断，即软件发出的中断。透彻理解中断对了解计算机操作系统的运行具有重要意义。因此，对中断机制不甚了解的读者请复习在计算机组成与体系结构中所学习的中断内容。