В современном виде основные идеи и принципы построения ЭВМ были сформулированы Джоном фон Нейманом.

Основные принципы построения ЭВМ:

1. ЭВМ должна состоять из следующих основных частей:

a. УУ, которое руководит порядком выполнения операций, координирует работу машины в целом и её взаимосвязь с дополнительными устройствами. УУ формирует команды управления устройствами (управляющие импульсы) и отправляют их в определённые моменты времени, а также формирует адреса ячеек памяти и передаёт эти адреса другим устройствам ЭВМ.

b. АЛУ предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.

c. ОЗУ - устройство, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для хранения данных, участвующих в его операциях.

d. ВЗУ - устройство, предназначенное для длительного хранения больших массивов информации (дискета, жёсткий диск).

e. УВВ - предназначено для ввода-вывода данных ЭВМ.

2. Программное управление работой ЭВМ. Программы состоят из отдельных шагов — команд. Команда осуществляет единичный акт преобразования информации. Последовательность команд, необходимая для реализации алгоритма, является программой. Все разновидности команд, использующиеся в конкретной ЭВМ, в совокупности являются языком машины или системой команд.

3. Принцип условного перехода. Он даёт возможность перехода в процессе вычислений перейти на тот или иной участок программы в зависимости от промежуточных результатов, получаемых в ходе вычислений. Благодаря этому принципу число команд в программе получается во много раз меньше чем число выполненных команд при выполнении данной программы за счет многократного вхождения в работу участка программы.

4. Принцип хранимой программы. Это один из самых важных принципов, заключается в том что команды представлены в числовой форме и хранятся в том же ОЗУ что исходные данные, но только команды для исполнения выбираются из ОЗУ в УУ, а числа (операнды) из ОЗУ в АЛУ. Но для машины и команда и число являются машинным словом, и если команду направить в АЛУ в качестве операнда, то над ней можно произвести арифметические операции, изменив её. Это открывает возможности преобразования программ в ходе их выполнения; кроме того принцип хранимой в ОЗУ программы обеспечивает одинаковое время выборки команд и операндов для выполнения, что позволяет быстро менять программы или часть их, вводить непрямые системы адресации, видоизменять программы по определённым правилам.

5. Принцип использования двоичной системы исчисления для представления информации в ЭВМ. Информация (командная и данная, числовая, текстовая, звуковая, видео и др.) кодируется двоичными числами 0 и 1. Каждый тип информации имеет форматы структурной единицы информации, закодированные двоичными цифрами 0 и 1. Обычно все форматы данных используемые в ЭВМ кратны байту и состоят из целого числа байтов. Последовательность битов в формате, имеющая определённый смысл, называется полем. Например в каждой команде программы различают поле кода операций, поле адресов операндов. Применительно к числовой информации выделяют знаковые разряды, старшие и младшие разряды. Этот принцип существенно расширил номенклатуру физических приборов и явлений которые можно использовать в АЛУ и ЗУ. Двоичная система - единственно возможная система представления информации в ЭВМ

6. Принцип иерархичности ЗУ. С самого начала развития ЭВМ существовало несоответствие между быстродействием АЛУ+УУ и ОЗУ. Выполняя ОЗУ на тех же элементах, что и логические устройства процессора, удавалось частично разрешить несоответствие но такое ОЗУ получалось слишком дорогим и значительно увеличивало количество радиоламп в первых ЭВМ, снижая в целом её надёжность. Иерархическое построение ЗУ позволяет иметь быстродействующее ОЗУ сравнительно небольшой ёмкости только для операндов и команд, участвующих в системе в данный момент и в ближайшее время. Следующий, более низкий уровень – это внешнее ЗУ (ВЗУ), которое имеет объем на несколько порядков больше чем ОЗУ. Иерархичность ЗУ является компромиссом между ёмкостью и быстрым доступом к данным обеспечивающим требования быстродействия, относительной дешевизны и надёжности.

Эта архитектура ЭВМ (Фон Неймана) – самая распространённая архитектура в мире, но не единственная.