Hoci sa počítačové technológie od čias prvých elektronických všeobecných počítačov zo štyridsiatych rokov dramaticky zmenili, väčšina stále používa von Neumannovu architektúru.Fungovanie takéhoto počítča je principiálne pomerne jednoduché. Zvyčajne v každom hodinovom cykle prenesie počítač inštrukcie a dáta z pamäte. Inštrukcie sa vykonajú, výsledky uložia a prinesie sa ďalšia inštrukcia. Procedúra sa opakuje až do výskytu inštrukcie pre zastavenie.Von Neumannova architektúra opisuje počítač pomocou štyroch hlavných častí: aritmeticko-logická jednotka (ALU), radiaca jednotka (CU), pamäť a vstupno/výstupné zariadenia (spoločne označované V/V). Tieto časti sú poprepájané kabelážou (zbernica) a zvyčajne synchronizované hodinami (hoci môžu byť riadené aj inými udalosťami).PamäťPamäť je postupnosť očíslovaných homogénnych buniek, z ktorých každá obsahuje malé množstvo informácie. Informáciou môže byť inštrukcia, ktorá hovorí počítaču, čo má robiť. Bunka môže obsahovať údaje, ktoré počítač potrebuje na vykonanie inštrukcie. Ľubovoľná bunka môže obsahovať inštrukciu alebo údaj a reprezentácia uloženej hodnoty môže byť v čase odlišná.Vo všeobecnosti je možné obsah ktorejkoľvek pamäťovej bunky kedykoľvek zmeniť.Veľkosť jednotlivej bunky a počet buniek sa medzi rôznymi počítačmi výrazne líši, ako aj technológie použité na implementáciu pamäte -- od elektromechanických relé, cez ortuťou naplené tuby (a neskôr pružiny) v ktorých sa formujú akustické impulzy, jednotlivé tranzistory až po integrované obvody s miliónmi tranzistorov a kondenzátorov na jedinom čipe.ProcesorAritmeticko-logická jednotka (ALU) je zariadenie, vykonávajúce jednotlivé operácie ako aritmetické operácie (sčítanie, odčítanie atď.), logické operácie (and, or, not) a operácie porovnania (napr. porovnanie rovnosti dvoch bajtov). Toto je jednotka, ktorá vykonáva výpočty.Radiaca jednotka (CU) sleduje, ktoré bajty v pamäti obsahujú aktuálne vykonávanú inštrukciu, hovorí aritmeticko-logickej jednotke, ktorú operáciu má vykonať, získava informácie (z pamäte), ktoré sú potrebné na jej vykonanie a prenáša výsledok naspäť na správne miesto v pamäti. Po dokončení tohto cyklu sa prejde na ďalšiu inštrukciu (zvyčajne sa nachádza v ďalšej pamäťovej bunke -- na ďalšej adrese, v prípade, že nenastala inštrukcia skoku oznamujúca počítaču, že ďalšia informácia sa nachádza na inom mieste). Keď hovoríme o pamäti, pri hľadaní aktuálnej inštrukcie je možné použiť niekoľko adresných modelov určenia relevantnej adresy. Niektoré základné dosky tiež podporujú dva alebo viac procesorov. Počítačové servery často využívajú dva a viac procesorov na zvýšenie výkonu.Operačný systémKeď počítač beží, potrebuje vykonávať program, či už preň existuje užitočná práca alebo nie. V typickom stolovom počítači je takýto program operačný systém (OS). Operačný systém rozhoduje, ktoré programy sa budú vykonávať, kedy, a aké zdroje (ako pamäť, V/V) im budú pridelené.Operačný systém tiež poskytuje vrstvu abstrakcie nad hardvérom a poskytuje služby iným programom ako kódy („ovládače“), ktoré umožňujú programátorom písať programy bez toho, aby museli poznať detaily použitej elektroniky. Väčšina operačných systémov s vrstvou abstrakcie hardvéru tiež poskytuje štandardizované používateľské rozhranie.Väčšina počítačov sú veľmi malé, lacné počítače vložené do iných systémov. Tieto vložené systémy majú program, ale často im chýba rozoznateľný operačný systém.