按人的要求接收和存儲資訊，自動進行資料處理和計算，並輸出結果資訊的機器系統。電腦是腦力的延伸和擴充，是近代科學的重大成就之一。
電腦系統由硬體（子）系統和軟體（子）系統組成。前者是借助電、磁、光、機械等原理構成的各種物理部件的有機組合，是系統賴以工作的實體。後者是各種程式和檔，用於指揮全系統按指定的要求進行工作。
自1946年第一臺電子電腦問世以來，電腦技術在元件器件、硬體系系統結構、軟件系統、應用等方面，均有驚人進步。現代計算機系統小到微型計算機和個人計算機，大到巨型計算機及其網絡，形態、特性多種多樣，已廣泛用於科學計算、事務處理和過程控制，日益深入社會各個領域，對社會的進步產生深刻影響。
電子計算機分數字和模擬兩類。通常所說的計算機均指數字計算機，其運算處理的數據，是用離散數字量表示的。而模擬計算機運算處理的數據是用連續模擬量表示的。模擬機和數字機相比較，其速度快、與物理設備接口簡單，但精度低、使用困難、穩定性和可靠性差、價格昂貴。故模擬機已趨淘汰，僅在要求響應速度快，但精度低的場合尚有應用。把二者優點巧妙結合而構成的混合型計算機，尚有一定的生命力。
特點 計算機系統的特點是能進行精確、快速的計算和判斷，而且通用性好，使用容易，還能聯成網絡。①計算：一切復雜的計算，幾乎都可用計算機通過算術運算和邏輯運算來實現。②判斷：計算機有判別不同情況、選擇作不同處理的能力，故可用於管理、控制、對抗、決策、推理等領域。③存儲：計算機能存儲巨量信息。④精確：隻要字長足夠，計算精度理論上不受限制。⑤快速：計算機一次操作所需時間已小到以納秒計。⑥通用：計算機是可編程的，不同程序可實現不同的應用。⑦易用：豐富的高性能軟件及智能化的人-機接口，大大方便瞭使用。⑧聯網：多個計算機系統能超越地理界限，借助通信網絡，共享遠程信息與軟件資源。
組成 圖1為計算機系統的層次結構。內核是硬件系統，是進行信息處理的實際物理裝置。最外層是使用計算機的人，即用戶。人與硬件系統之間的接口界面是軟件系統，它大致可分為系統軟件、支援軟件和應用軟件三層。
硬件系統主要由中央處理器、存儲器、輸入輸出控制系統和各種外部設備組成。中央處理器是對信息進行高速運算處理的主要部件，其處理速度最高可達每秒幾億次操作。存儲器用於存儲程序、數據和文件，常由快速的主存儲器（容量可達數百兆字節）和慢速海量輔助存儲器（容量可達1011字節以上）組成。各種輸入輸出外部設備是人機間的信息轉換器，由輸入-輸出控制系統管理外部設備與主存儲器(中央處理器)之間的信息交換。
軟件系統的最內層是系統軟件，它由操作系統、實用程序、編譯程序等組成。操作系統實施對各種軟硬件資源的管理控制。實用程序是為方便用戶所設，如文本編輯等。編譯程序的功能是把用戶用匯編語言或某種高級語言所編寫的程序，翻譯成機器可執行的機器語言程序。支援軟件有接口軟件、工具軟件、環境數據庫等，它能支持用機的環境，提供軟件研制工具。支援軟件也可認為是系統軟件的一部分。應用軟件是用戶按其需要自行編寫的專用程序，它借助系統軟件和支援軟件來運行，是軟件系統的最外層。
分類 計算機系統可按系統的功能、性能或體系結構分類。
① 專用機與通用機:早期計算機均針對特定用途而設計，具有專用性質。60年代起，開始制造兼顧科學計算、事務處理和過程控制三方面應用的通用計算機。特別是系列機的出現，標準文本的各種高級程序語言的采用，操作系統的成熟，使一種機型系列選擇不同軟件、硬件配置，就能滿足各行業大小用戶的不同需要，進一步強化瞭通用性。但特殊用途的專用機仍在發展，例如連續動力學系統的全數字仿真機，超微型的空間專用計算機等。
② 巨型機、大型機、中型機、小型機、微型機:計算機是以大、中型機為主線發展的。60年代末出現小型計算機，70年代初出現微型計算機，因其輕巧、價廉、功能較強、可靠性高，而得到廣泛應用。70年代開始出現每秒可運算五千萬次以上的巨型計算機，專門用於解決科技、國防、經濟發展中的特大課題。巨、大、中、小、微型機作為計算機系統的梯隊組成部分，各有其用途，都在迅速發展。
③ 流水線處理機與並行處理機:在元件、器件速度有限的條件下，從系統結構與組織著手來實現高速處理能力，成功地研制出這兩種處理機。它們均面向ɑiθbi=ci（i＝1，2，3，…，n；θ為算符）這樣一組數據（也叫向量）運算。流水線處理機是單指令數據流(SISD)的，它們用重疊原理，用流水線方式加工向量各元素，具有高加工速率。並行處理機是單指令流多數據流(SIMD)的，它利用並行原理，重復設置多個處理部件，同時並行處理向量各元素來獲得高速度(見並行處理計算機系統)。流水和並行技術還可結合，如重復設置多個流水部件，並行工作，以獲得更高性能。研究並行算法是發揮這類處理機效率的關鍵。在高級程序語言中相應地擴充向量語句，可有效地組織向量運算；或設有向量識別器，自動識別源程序中的向量成分。
一臺普通主機(標量機)配一臺數組處理器（僅作高速向量運算的流水線專用機），構成主副機系統，可大大提高系統的處理能力，且性能價格比高，應用相當廣泛。
④ 多處理機與多機系統、分佈處理系統和計算機網：多處理機與多機系統是進一步發展並行技術的必由之路，是巨型、大型機主要發展方向。它們是多指令流多數據流(MIMD)系統，各機處理各自的指令流(進程)，相互通信，聯合解決大型問題。它們比並行處理機有更高的並行級別，潛力大，靈活性好。用大量廉價微型機，通過互連網絡構成系統，以獲得高性能，是研究多處理機與多機系統的一個方向。多處理機與多機系統要求在更高級別（進程）上研究並行算法，高級程序語言提供並發、同步進程的手段，其操作系統也大為復雜，必須解決多機間多進程的通信、同步、控制等問題。
分佈系統是多機系統的發展，它是由物理上分佈的多個獨立而又相互作用的單機，協同解決用戶問題的系統，其系統軟件更為復雜（見分佈計算機系統）。
現代大型機幾乎都是功能分佈的多機系統，除含有高速中央處理器外，有管理輸入輸出的輸入輸出處理機（或前端用戶機）、管理遠程終端及網絡通信的通信控制處理機、全系統維護診斷的維護診斷機和從事數據庫管理的數據庫處理機等。這是分佈系統的一種低級形態。
多個地理上分佈的計算機系統，通過通信線路和網絡協議，相互聯絡起來，構成計算機網。它按地理上分佈的遠近，分為局部（本地）計算機網和遠程計算機網。網絡上各計算機可相互共享信息資源和軟硬件資源。訂票系統、情報資料檢索系統都是計算機網應用的實例。
⑤ 諾伊曼機與非諾伊曼機：存儲程序和指令驅動的諾伊曼機迄今仍占統治地位。它順序執行指令，限制瞭所解問題本身含有的並行性，影響處理速度的進一步提高。突破這一原理的非諾伊曼機，就是從體系結構上來發展並行性，提高系統吞吐量，這方面的研究工作正在進行中。由數據流來驅動的數據流計算機以及按歸約式控制驅動和按需求驅動的高度並行計算機，都是有發展前途的非諾伊曼計算機系統。
工作流程 用戶使用計算機系統算題的一般流程如圖2。①通過系統操作員建立帳號，取得使用權。帳號既用於識別並保護用戶的文件（程序和數據），也用於系統自動統計用戶使用資源的情況(記帳，付款)。②根據要解決的問題，研究算法，選用合適的語言，編寫源程序，同時提供需處理的數據和有關控制信息。③把②的結果在脫機的專用設備上放入軟磁盤，建立用戶文件（也可在聯機終端上進行，直接在輔助存儲器中建立文件，此時第四步省去）。④借助軟盤機把軟盤上用戶文件輸入計算機，經加工處理，作為一個作業，登記並存入輔助存儲器。⑤是要求編譯。操作系統把該作業調入主存儲器，並調用所選語言的編譯程序，進行編譯和連接（含所調用的子程序），產生機器可執行的目標程序，存入輔助存儲器。⑥要求運算處理。操作系統把目標程序調入主存儲器，由中央處理器運算處理，結果再存入輔助存儲器。⑦運算結果由操作系統按用戶要求的格式送外部設備輸出。
計算機內部工作（④～⑦）是在操作系統控制下的一個復雜過程。通常，一臺計算機中有多個用戶作業同時輸入，它們由操作系統統一調度，交錯運行。但這種調度對用戶是透明的，一般用戶無需瞭解其內部細節。
用戶可用一臺終端，交互式的控制③～⑦的進行(分時方式)；也可委托操作員完成③～⑦，其中④～⑦是計算機自動進行的（批處理方式）。批處理方式的自動化程度高，但用戶不直觀，無中間幹預。分時方式用戶直觀控制，可隨時幹預糾錯，但自動化程度低。現代計算機系統大多提供兩種方式，由用戶選用。
展望 計算機系統約每3～5年更新一次，性能價格比成十倍地提高，體積大幅度減小。超大規模集成電路技術將繼續快速發展，並對各類計算機系統均產生巨大而又深刻的影響。32位微型機已出現，64位微型機也將問世，單片上做1000萬個元件已為時不遠。比半導體集成電路快10～100倍的器件，如砷化鎵、高電子遷移率器件、約瑟夫遜結、光元件等的研究將會有重要成果。提高組裝密度和縮短互連線的微組裝技術是新一代計算機的關鍵技術之一。光纖通信將大量應用。各種高速智能化外部設備不斷湧現，光盤的問世將使輔助海量存儲器面目一新。多處理機系統、多機系統、分佈處理系統將是引人註目的系統結構。軟件硬化（稱固件）是發展趨勢。新型非諾伊曼機、推理計算機、知識庫計算機等已開始實際使用。軟件開發將擺脫落後低效狀態。軟件工程正在深入發展。軟件生產正向工程化、形式化、自動化、模塊化、集成化方向發展。新的高級語言如邏輯型語言、函數型語言和人工智能的研究將使人－機接口簡單自然（能直接看、聽、說、畫）。數據庫技術將大為發展。計算機網絡將廣泛普及。以巨大處理能力（例如每秒100～1000億次操作）、巨大知識信息庫、高度智能化為特征的下一代計算機系統正在大力研制。計算機應用將日益廣泛。計算機輔助設計、計算機控制的生產線、智能機器人將大大提高社會勞動生產力。辦公、醫療、通信、教育及傢庭生活，都將計算機化。計算機對人們生活和社會組織的影響將日益廣泛深刻。