Μπορούμε να κατηγοριοποιήσουμε τα σύγχρονα υπολογιστικά συστήματα με βάση το μέγεθος, τις δυνατότητες και τη χρήση τους.
Ενδεικτικά να αναφέρουμε εδώ:

- τους (supercomputers) που χρησιμοποιούν ερευνητικά εργαστήρια
- τα συστήματα (mainframes) που χρησιμοποιούν μεγάλοι οργανισμοί, τράπεζες και εταιρείες
- τους υπολογιστές (personal computers - PC) που συμπεριλαμβάνουν και τους φορητούς υπολογιστές (laptops, netbooks, ultrabooks)
- τα έξυπνα τηλέφωνα (smartphones) και τις ταμπλέτες (tablets)
- τις έξυπνες συσκευές (π.χ. SMART τηλεοράσεις και ρολόγια) αλλά και τις συσκευές που ενσωματώνουν «ευφυΐα» (προγραμματιζόμενες ηλεκτρικές συσκευές, αυτοκίνητα).

Η υπολογιστών είναι ένα σύνολο κανόνων που περιγράφει ένα υπολογιστικό σύστημα καθορίζοντας τα μέρη του και τις μεταξύ τους σχέσεις. Συνήθως δίνεται έμφαση στη δομή και λειτουργία του επεξεργαστή, και στους τρόπους προσπέλασης στη μνήμη.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Η κάρτα (motherboard) αποτελεί το κύριο τυπωμένο ηλεκτρονικό κύκλωμα ενός σημερινού υπολογιστή.
Πάνω της συνδέονται σημαντικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα όπως η Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας και η μνήμη, ενώ παρέχει και συνδέσεις για άλλα περιφερειακά.
Τυπικά μια μητρική κάρτα περιλαμβάνει:
- υποδοχή (cpu socket)
- για αρθρώματα μνήμης. Τα αρθρώματα μνήμης είναι μικρές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων πάνω στις οποίες βρίσκονται ολοκληρωμένα κυκλώματα μνήμης
- ένα σύνολο ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (chipset) για τη διαχείριση της ροής δεδομένων μεταξύ του επεξεργαστή, της μνήμης και των περιφερειακών συσκευών
- μη πτητική σε μορφή Flash ROM, στην οποία περιέχεται το BIOS (Βασικό Σύστημα Εισόδου/Εξόδου)
- μία γεννήτρια χρονισμού για τον συγχρονισμό των διαφόρων συστατικών της
- θύρες για κάρτες
- συνδέσεις για τροφοδοσία, οι οποίες παίρνουν ρεύμα από το του υπολογιστή και το διανέμουν στον επεξεργαστή, στις μνήμες και στις κάρτες επέκτασης που είναι συνδεδεμένες πάνω της
- συνδέσεις για περιφερειακές συσκευές όπως:
(α) οι θύρες PS/2 για συμβατότητα με προηγούμενης γενιάς πληκτρολόγιο και ποντίκι
(β) οι USB

Οι σύγχρονες μητρικές κάρτες έχουν καταφέρει να ενσωματώσουν στοιχεία που παλιότερα υλοποιούνταν από ξεχωριστές κάρτες επέκτασης όπως για παράδειγμα κάρτα γραφικών και κάρτα ήχου.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ο επεξεργαστής αποτελείται από τρία βασικά στοιχεία, σύμφωνα με την αρχιτεκτονική φον Νόιμαν:

- Την και Λογική Μονάδα (Arithmetic and Logic Unit – ALU), όπου εκτελούνται οι βασικές πράξεις (πρόσθεση, αφαίρεση, πολλαπλασιασμός, διαίρεση) και πράξεις (σύζευξη, διάζευξη, άρνηση,συγκρίσεις).

- Τη Μονάδα , η οποία κατευθύνει τη λειτουργία του επεξεργαστή. Η μονάδα αυτή διαβάζει, ερμηνεύει τις εντολές του προγράμματος και καθορίζει τη επεξεργασίας των δεδομένων. Επίσης, ελέγχει την επικοινωνία
και τον συντονισμό μεταξύ των συσκευών εισόδου/εξόδου.

- Τους (Registers), μικρά κύτταρα μνήμης στο εσωτερικό του επεξεργαστή, που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση των δεδομένων κατά την επεξεργασία τους.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Τα χαρακτηριστικά που μας βοηθούν να καταλάβουμε τις δυνατότητες της ΚΜΕ είναι τα παρακάτω:
- η του ρολογιού.
- η Αρχιτεκτονική Συνόλου (Instruction SetArchitecture - ISA),
- το λέξης (word size).
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Κάθε επεξεργαστής περιέχει ένα εσωτερικό που παράγει παλμούς σε τακτές χρονικές στιγμές, ώστε να ρυθμίζει την εκτέλεση των εντολών αλλά και τον με τα υπόλοιπα μέρη του υπολογιστή.
Το πλήθος των παλμών μέσα σε ένα δευτερόλεπτο αποτελεί τη συχνότητά του.
Ένας τυπικός επεξεργαστής σήμερα διαθέτει συχνότητα ρολογιού μεταξύ 2 και 4 GHz.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Η Συνόλου Εντολών είναι το μέρος της αρχιτεκτονικής υπολογιστών που σχετίζεται με τον προγραμματισμό.
Περιλαμβάνει τις και τους τύπους δεδομένων που υποστηρίζονται από τον επεξεργαστή όπως επίσης τους καταχωρητές, την αρχιτεκτονική μνήμης και τρόπους διευθυνσιοδότησης .
Υπάρχουν δύο βασικές προσεγγίσεις

- Η αρχιτεκτονική διαθέτει ένα πολύπλοκο σύνολο εντολών, πολλές από τις οποίες είναι εξειδικευμένες.
- Η αρχιτεκτονική RISC διαθέτει ένα σύνολο εντολών, το οποίο περιέχει εκείνες τις εντολές που χρησιμοποιούνται συχνότερα σε προγράμματα.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ονομάζουμε τη φυσική μονάδα δεδομένων που χρησιμοποιείται από μία συγκεκριμένη σχεδίαση επεξεργαστή.
Μια λέξη αποτελείται από ένα συγκεκριμένο πλήθος ψηφίων 0 και 1 (bit) το οποίο δηλώνει το της.
Το μέγεθος αυτό επηρεάζει τη γενικότερη λειτουργία του υπολογιστή.
Για παράδειγμα, το μέγεθος των περισσότερων ενός επεξεργαστή είναι ίδιο με το μέγεθος της λέξης.
Επίσης, η μέγιστη δεδομένων που μπορεί να μεταφερθεί από και προς τη μνήμη σε μία λειτουργία είναι ίση με το μέγεθος της λέξης.
Οι σύγχρονοι προσωπικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν μέγεθος λέξης 32 bit ή 64 bit.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Υπάρχουν τέσσερα βήματα που εκτελούνται σχεδόν σε όλους τους επεξεργαστές.

- Στο πρώτο βήμα γίνεται η μεταφορά (fetch) της εντολής από το σημείο της στο οποίο δείχνει ο Μετρητής Προγράμματος.
Η εντολή πρέπει να ανακληθεί από τη σχετικά αργή κύρια μνήμη και αναγκάζει τον να περιμένει.
Οι σύγχρονες ΚΜΕ χρησιμοποιούν κρυφές μνήμες (cache) και αρχιτεκτονικές διοχέτευσης (pipeline), για να ξεπεράσουν αυτή την καθυστέρηση.

- Στο δεύτερο βήμα γίνεται η (decode).
Η εντολή χωρίζεται σε τμήματα που έχουν σημασία για συγκεκριμένα τμήματα του επεξεργαστή. Ένα τμήμα της εντολής, που ονομάζεται κωδικός λειτουργίας (opcode), δείχνει ποια εργασία θα εκτελεστεί,
ενώ τα υπόλοιπα μέρη της παρέχουν τα δεδομένα που απαιτούνται, όπως οι τελεσταίοι για τις αριθμητικές πράξεις.

- Στο τρίτο βήμα η ΚΜΕ χρησιμοποιεί τα επιμέρους τμήματά της με τις κατάλληλες συνδέσεις έτσι ώστε να μπορέσει να (execute) η επιθυμητή λειτουργία.
Για παράδειγμα, σε μία λειτουργία πρόσθεσης η Αριθμητική και Λογική Μονάδα θα πρέπει να συνδεθεί με ένα σύνολο εισόδων και μια έξοδο αποτελεσμάτων.

- Στο τέταρτο και τελευταίο βήμα τα αποτελέσματα της εκτέλεσης μεταφέρονται σε κάποιον εσωτερικό του επεξεργαστή για γρήγορη πρόσβαση από τις επόμενες εντολές ή αποθηκεύονται
στην πιο αργή αλλά μεγαλύτερη κύρια (store ή writeback).

Τα παραπάνω βήματα επαναλαμβάνονται μέχρι τον τερματισμό του προγράμματος.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Καθώς εξελίσσεται η αρχιτεκτονική υπολογιστών, γίνεται όλο και πιο δύσκολη η σύγκριση διαφορετικών υπολογιστικών συστημάτων με βάση τις προδιαγραφές τους.
Ο ρυθμός εκτέλεσης εντολών σε μία ΚΜΕ είναι διαφορετικός από τη συχνότητα του ρολογιού και εξαρτάται από την που εκτελείται.
Μια εντολή μπορεί να απαιτήσει αρκετούς ρολογιού, για να ολοκληρωθεί.
Επίσης, ένας σύγχρονος επεξεργαστής μπορεί να εκτελεί πολλαπλές ανεξάρτητες εντολές ταυτόχρονα.
Επομένως,ένας «αργός» επεξεργαστής, όσον αφορά στον χρονισμό του ρολογιού του, μπορεί να αποδίδει εξίσου καλά με έναν επεξεργαστή που διαθέτει υψηλότερη συχνότητα ρολογιού.
Για τον λόγο αυτό δημιουργήθηκαν διάφοροι έλεγχοι (benchmarks), οι οποίοι εκτελούν ένα ή περισσότερα προγράμματα στο υπό εξέταση υπολογιστικό σύστημα και μας επιτρέπουν να σχηματίσουμε μια συγκριτική εικόνα για τις δυνατότητες της ΚΜΕ που διαθέτουμε.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Με τον όρο αναφερόμαστε στα μέσα που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων σεέναν υπολογιστή ή άλλη ψηφιακή ηλεκτρονική συσκευή, σε προσωρινή ή μόνιμη βάση.

Η ή κεντρική μνήμη αποτελεί το ενδιάμεσο επίπεδο μεταξύ των γρήγορων «κρυφών» μνημών του επεξεργαστή και των αργών περιφερειακών μονάδων αποθήκευσης.
Αποτελείται από ένα μεγάλο πλήθος (cells), καθένα από τα οποία έχει τη δική του και περιεχόμενο.
Το κελί μπορεί να έχει μέγεθος ενός byte (δηλαδή 8 bit) ή το μέγεθος της λέξης του επεξεργαστή δηλαδή 16, 32 ή 64 bit.
Στην πρώτη περίπτωση έχουμε διευθυνσιοδότηση byte, ενώ στη δεύτερη διευθυνσιοδότηση .
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Η της μνήμης αναφέρεται στο πλήθος των δυαδικών ψηφίων που μπορούν να αποθηκευτούν σε αυτή.
Ένας τυπικός υπολογιστής χρειάζεται σήμερα 2 με 4 GB για μια απρόσκοπτη λειτουργία

Η κεντρική μνήμη χρησιμοποιεί Μνήμη Τυχαίας (Random Access Memory – RAM) και, πιο συγκεκριμένα, Δυναμική Μνήμη Τυχαίας Προσπέλασης (Dynamic RandomAccess Memory – DRAM), που εξασφαλίζει τον ίδιο προσπέλασης σε οποιοδήποτε από τα κελιά της.

Η μνήμη αυτή χαρακτηρίζεται από τα παρακάτω:

- τον χρόνο προσπέλασης (access time), τον χρόνο δηλαδή που μεσολαβεί από την αίτηση ενός κελιού μέχρι την παραλαβή του περιεχομένου του.

- τον χρόνο κύκλου (cycle time), που αποτελεί το ελάχιστο χρονικό διάστημα που απαιτείται μεταξύ δύο κλήσεων της μνήμης.
Ο χρόνος κύκλου είναι μεγαλύτερος από τον χρόνο προσπέλασης, επειδή χρειάζεται να σταθεροποιηθούν ηλεκτρικά οι γραμμές διευθυνσιοδότησης προτού γίνει η επόμενη κλήση.
Επίσης, απαιτείται κάποιος νεκρός χρόνος, στον οποίο δεν μπορεί να γίνει καμία κλήση στη μνήμη, για την αναζωογόνησή της (refresh time) μετά από κάθε ανάγνωση ή εγγραφή.

- το εύρος ζώνης (bandwidth), το οποίο είναι η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων από ή προς τη μνήμη. Η ταχύτητα αυτή εξαρτάται από τον χρονισμό της μνήμης και τη μετράμε σε MB/s.

Οι επιδόσεις ενός υπολογιστικού συστήματος εξαρτώνται σε σημαντικό βαθμό από τις επιδόσεις των μνημών που χρησιμοποιούνται.
Επομένως, πρέπει να γίνεται προσεκτική επιλογή αυτών με βάση τα παραπάνω χαρακτηριστικά.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Το ερέθισμα για την ανάπτυξη των ηλεκτρονικών υπολογιστών αποτέλεσε ο Β΄ Παγκόσμιος Πόλεμος.
Η αποκρυπτογράφηση από τους Συμμάχους των μηνυμάτων που αντάλλασσαν οι Γερμανικές δυνάμεις απαιτούσε τεράστιο πλήθος υπολογισμών σε συγκεκριμένο χρόνο.
Γι’ αυτό τον λόγο δημιουργήθηκε ο Κολοσσός (Colossus), ο πρώτος ηλεκτρονικός υπολογιστής που χρησιμοποιούσε κενού (vacuum tubes), για να εκτελέσει λογικές και μαθηματικές πράξεις.
Την ίδια τεχνολογία χρησιμοποιούσε και ο πιο γνωστός , που θεωρείται ο πρώτος ηλεκτρονικός ψηφιακός υπολογιστής γενικής χρήσης στον κόσμο.

Η αντικατάσταση της λυχνίας κενού από την κρυσταλλοτρίοδο () επέτρεψε τη δημιουργία μικρότερων και ταχύτερων υπολογιστών.
Όμως η επανάσταση ήρθε με την ανακάλυψη του κυκλώματος (integrated circuit) ή απλά chip.
Το ολοκληρωμένο κύκλωμα αποτελείται από πλήθος κρυσταλλοτριόδων καθώς και άλλων ηλεκτρονικών στοιχείων πάνω σε ένα φύλλο ημιαγωγού, συνήθως πυριτίου.
Η χρήση αυτής της τεχνολογίας οδήγησε σε ακόμα , ταχύτερούς και πιο οικονομικούς υπολογιστές.
Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα εξελίσσονται κι αυτά και αυξάνεται συνεχώς το πλήθος των κρυσταλλοτριόδων που περιέχουν.
Έτσι, ξεκινήσαμε από τη Μικρής Κλίμακας Ολοκλήρωση (Small-Scale Integration - SSI),περάσαμε στη Μεσαία Κλίμακα (MSI) και φτάσαμε στα μέσα της δεκαετίας του ’70 στη Μεγάλη Κλίμακα (LSI).
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ο σκληρός δίσκος (Hard Disk Drive – HDD), που αποτελεί το πιο διαδεδομένο αποθηκευτικό μέσο και παρέχει χωρητικότητες που φτάνουν στα 8TB, σταδιακά παραχωρεί τη θέση του στους
Δίσκους Στερεάς Κατάστασης (Solid State Drives - SSD). Η τεχνολογία αυτή παρουσιάζει κορυφαίες μεταφοράς δεδομένων καθώς και χαμηλή ενέργειας.