图灵通过自指悖论证明不存在万能判定算法；冯·诺依曼模型将程序与数据统一存储，由存储器、运算单元、控制单元和输入输出构成，实现指令顺序执行。

计算机体系结构分为指令集（ISA）、微架构（硬件实现）和系统架构（整体设计）。存储分层次（寄存器、缓存、主存、辅存），通过总线传输数据。冯·诺依曼模型定义CPU执行指令流程：取指、解码、执行，数据与程序共用存储空间。

Java定义了8种基本数据类型（byte至double），采用无符号和补码编码；x86-64架构通过字节/字/双字等数据格式支持寻址、移位及算术操作。