計算機基本構成
計算機主要由處理器，儲存器，輸入/輸出裝置組成。
- 處理器：控制計算機的操作，執行程式資料處理，只有一個處理器時，它通常指中央處理器 (CPU)
- 記憶體：儲存資料和程式，該類儲存器是易失性的，即計算機關機時儲存器的內容會丟失，而磁碟儲存器在計算機關閉時不會丟失
- 輸入/輸出模組：在計算機與外部環境之間移動資料
計算機指令
處理器執行的程式是由一組儲存在儲存器中的指令組成。最簡單的指令處理包括兩步：處理器從儲存器中一次讀取一條指令然後執行每條指令。程式的執行就是由不斷重複的取指令和執行指令的過程組成的。處理器從儲存器中讀取一條指令，程式計數器（Program Counter) 儲存下一次要讀取的指令地址。
中斷
中斷通常是用於提高處理器效率的一種手段，多數IO裝置遠遠慢於處理器，例如在使用印表機時，在每次寫操作後處理器必須暫停並保持空閒，直到印表機裝置完成工作，毫無疑問，暫停的這段時間對處理器來說是非常浪費的。下圖展示了中斷的幾種分類：
利用中斷功能，處理器可以在I/O操作的執行過程中執行其他指令，中斷打斷了正常的執行順序，中斷處理完成後再恢復執行，使用者程式不需要為中斷新增任何處理的程式碼，處理器和作業系統負責掛起使用者程式，然後在同一個地方恢復執行。
快取記憶體
處理器讀取指令時至少要訪問一次儲存器，而且通常需要多次訪問儲存器用於儲存程式執行結果，處理器執行指令的速度顯然受到儲存器讀寫速度的影響，而處理器速度遠遠超過儲存器，處理器與記憶體速度的不匹配已經成為很嚴重的問題。理想狀態下，記憶體的構造技術使用與處理器中暫存器相同的構造技術，這樣的話記憶體的速度與處理器差不多，但是成本過於昂貴。解決辦法時利用區域性性原理，在處理器和記憶體之間提供一個容量小且速度快的儲存器，稱為快取記憶體。
三級快取記憶體結構如上圖所示。2級快取比1級快取要慢但是2級快取容量較大，而3級快取比2級快取慢而容量要比2級快取大。