Kompüter arxitekturası kompüterin əsas komponentləri və sistemlərinin dizaynı və təşkilidir. Buraya prosessor, yaddaş, giriş/çıxış cihazları və onlara nəzarət edən proqram təminatı daxildir. Kompüter arxitekturasını başa düşmək bizə kompüterin necə işlədiyini və müxtəlif vəzifələri yerinə yetirdiyini qiymətləndirməyə kömək edə bilər.
Kompüter sistemi üç əsas komponentə bölünə bilər: Mərkəzi Prosessor (CPU), yaddaş və giriş/çıxış (I/O) cihazları. CPU proqramlardan gələn təlimatları yerinə yetirən kompüterin beyni kimi çıxış edir. Yaddaş bu təlimatları və məlumatları cəld daxil olmaq üçün müvəqqəti saxlayır, giriş/çıxış cihazları isə klaviatura, siçan, displey və printerlər kimi kompüterlə xarici dünya arasında qarşılıqlı əlaqəni asanlaşdırır.
CPU kompüterin arxitekturasının ürəyidir. O, proqram təminatının göstərişlərini yerinə yetirmək, hesablamalar aparmaq və kompüter daxilində məlumat axınını idarə etmək üçün məsuliyyət daşıyır. CPU-nun performansı onun Hertz (Hz) ilə ölçülən saat sürətindən və tərkibindəki nüvələrin sayından asılıdır. Daha yüksək saat sürəti və daha çox nüvə ümumiyyətlə daha sürətli və daha səmərəli performans deməkdir.
Kompüterdəki yaddaş səmərəlilik üçün bir iyerarxiyada təşkil edilmişdir. Üst hissədə əsas yaddaşdan (RAM) tez-tez istifadə olunan məlumatların surətlərini saxlayan kiçik, lakin sürətli yaddaş növü olan önbellek yerləşir. RAM, Hard Disk Drives (HDD) və ya Solid State Drives (SSD) kimi yaddaş qurğularından daha sürətli daxil olur, lakin dəyişkəndir, yəni enerji söndürüldükdə məlumatları saxlamır. HDD və SSD-lər qeyri-uçucu yaddaş təklif edir, hətta kompüter söndürüldükdə belə məlumatları saxlayır, lakin RAM-dan daha yavaş daxil olurlar.
I/O qurğuları kompüterə xarici mühitlə əlaqə saxlamağa imkan verir. Klaviatura və siçan kimi daxiletmə cihazları istifadəçilərə kompüterə məlumat verməyə imkan verir. Monitorlar və printerlər kimi çıxış cihazları istifadəçilərə məlumatları təqdim edir. USB flash sürücülər kimi bəzi qurğular hər iki funksiyanı yerinə yetirə bilər. Müasir kompüterlərə İnternetə və digər kompüterlərə qoşulmağa imkan verən şəbəkə qurğuları da daxildir.
Von Neumann memarlığı kompüter elmində təməl konsepsiyadır. Bu, kompüterin CPU-nun təlimatlarını yaddaşdan oxumaqla işlədiyi sistemi təsvir edir. Bu arxitektura dörd əsas alt sistemdən ibarətdir: arifmetik məntiq vahidi (ALU), idarəetmə bloku, yaddaş və giriş/çıxış interfeysləri. ALU riyazi hesablamaları və məntiqi əməliyyatları yerinə yetirir, idarəetmə bloku isə yaddaşdan təlimatları şərh edir və ALU-nun işini diktə edir.
ISA kompüter arxitekturasının proqramçıya və ya tərtibçiyə görünən hissəsidir. O, proqram təminatı və aparat arasında sərhəd rolunu oynayır, prosessorun icra edə biləcəyi maşın kodunu müəyyən edir. ISA CPU-nun təlimatlarını, registrlərini, məlumat növlərini, ünvanlama rejimlərini və yaddaş arxitekturasını təyin edir. Memarlığın RISC (Reduced Instruction Set Computing) və ya CISC (Kompleks Təlimatlar Dəstinin Hesablanması) olması onun dizayn və performans xüsusiyyətlərinə təsir göstərir.
Paralel hesablama bir çox emal elementindən istifadə etməklə problemin eyni vaxtda həll edilə bilən hissələrə bölünməsini nəzərdə tutur. Bu yanaşma ardıcıl emal ilə müqayisədə hesablama tapşırıqlarını əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirə bilər. Tək fiziki paketdə iki və ya daha çox müstəqil nüvə (və ya CPU) olan çoxnüvəli prosessorlar paralellik vasitəsilə performansı yaxşılaşdırmaq üçün nəzərdə tutulub. Çoxnüvəli prosessorun hər bir nüvəsi eyni vaxtda təlimatları yerinə yetirə bilər ki, bu da mürəkkəb proqramların səmərəli çoxtaskinliyinə və emalına imkan verir.
Çoxlu CPU və ya nüvəli sistemlərdə keş koherentliyi bir keşdəki məlumat dəyişikliyinin dərhal digərlərində əks olunmasını təmin etmək üçün çox vacibdir. Bu, bir neçə prosessorun eyni yaddaş yerlərinə giriş tələb edə biləcəyi çox emal mühitlərində vacibdir. MESI (Modified, Exclusive, Shared, Invalid) kimi keş koherentlik protokolları çox nüvəli sistemlərdə keşlər arasında ardıcıllığı qorumaq üçün istifadə olunur.
Kompüter arxitekturası kompüter komponentləri və sistemlərinin dizaynını, funksionallığını və səmərəliliyini əhatə edən geniş bir sahədir. CPU əməliyyatı, yaddaş iyerarxiyası, giriş/çıxış cihazları, Von Neumann arxitekturası, ISA və paralel emal kimi onun əsas anlayışlarını başa düşmək kompüterlərin məlumatı necə emal etdiyi və tapşırıqları yerinə yetirməsi haqqında dəyərli fikirlər verə bilər. Texnologiya inkişaf etdikcə, kompüter arxitekturasının mürəkkəbliyi və imkanları da hesablama performansında və tətbiqlərində innovasiyalara təkan verir.
