โครงสร้างพื้นฐานการทำงานคอมพิวเตอร์

โครงสร้างหลักๆ ของระบบคอมพิวเตอร์ในส่วนของฮาร์ดแวร์ ได้แก่ อุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออก หน่วยประมวลผลกลาง และหน่วยความจำ โดยที่หน่วยประมวลผลกลางและตัวควบคุมอุปกรณ์เชื่อมต่อกันด้วยบัส (BUS) เพื่อให้เข้าถึงหน่วยความจำหลักที่จะใช้ร่วมกันได้ หน้าที่หลักอันหนึ่งของระบบปฏิบัติการคือการควบคุมอุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออก เพื่อทำงานให้กับโปรเซสที่ร้องขอจากอุปกรณ์ที่มีอยู่ในระบบ โดยการส่งคำสั่งไปยังอุปกรณ์เหล่านั้น ดักจับสัญญาณการขัดจังหวะ (สัญญาณอินเทอร์รัพต์) จัดการกับข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นและมีส่วนเชื่อมโยงระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ และส่วนอื่นๆ ของระบบคอมพิวเตอร์ให้ใช้งานได้และไม่ผูกติดกับประเภทของอุปกรณ์ ซึ่งจำแนกโครงสร้างหลักของระบบคอมพิวเตอร์ได้ดังนี้
อุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออก (Input/output) เป็นส่วนที่ใช้ในการรับ-ส่งข้อมูลระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์กับผู้ใช้ ทำให้ทราบถึงการปฏิบัติงานของเครื่องคอมพิวเตอร์
หน่วยความจำ (Memory) เป็นส่วนที่สร้างขึ้นเพื่อนำมาเก็บข้อมูลหรือคำสั่งที่คอมพิวเตอร์หรือผู้ใช้ต้องการเอาไว้ใช้ โดยแยกเป็นหน่วยความจำหลักซึ่งมีหน้าที่ติดต่อกับซีพียูโดยตรง ซึ่งประกอบด้วยหน่วยความจำ ROM และ RAM และหน่วยความจำสำรองซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออก ที่มีหน้าที่นำมาเก็บ ข้อมูลตามที่ต้องการ
หน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit : CPU) เป็นส่วนที่ทำหน้าที่ปฏิบัติตามคำสั่ง ที่รับมาจากส่วนของอุปกรณ์นำเข้ามาประมวลผลเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ การปฏิบัติตามคำสั่งหรือการประมวลผลนี้เรียกว่า การเอ็กซีคิ้ว (execute) หรือการรันโปรแกรม
การจัดแบ่งโครงสร้างของระบบคอมพิวเตอร์เป็นดังนี้
ระบบภายใน หรือที่เรียกว่าเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งประกอบไปด้วย ซีพียู และหน่วยความจำหลัก
ระบบภายนอก หรือที่เรียกว่าอุปกรณ์รอบข้าง (peripheral) ซึ่งประกอบไปด้วย อุปกรณ์นำข้อมูล เข้า/ออกและหน่วยความจำสำรอง
กล่าวสรุปได้ว่า การติดต่อข้อมูลภายในระบบคอมพิวเตอร์ หน่วยความจำหลักสามารถติดต่อกับซีพียูได้โดยตรงโดยไม่ต้องผ่านอุปกรณ์อื่น แต่ในส่วนของอุปกรณ์นำข้อมูลเข้า/ออก อุปกรณ์ป้อนข้อมูลจะรับส่ง ข้อมูลไปยังซีพียูเพื่อทำการประมวลผลแล้วส่งกลับไปให้ผู้ใช้โดยผ่านอุปกรณ์แสดงผลข้อมูล ซึ่งในการทำงานบางครั้งซีพียูจะส่ง ข้อมูลไปเก็บที่หน่วยความจำสำรองหรือซีพียูต้องขอข้อมูลจากหน่วยความจำสำรองก่อนส่งกลับไปให้ผู้ใช้ผ่านอุปกรณ์แสดงผลข้อมูลและที่สำคัญคือการติดต่อระหว่างซีพียูกับอุปกรณ์รอบข้างจะต้องผ่านแชนแนลและหน่วยควบคุมอุปกรณ์