Компьютерийн архитектур гэдэг нь компьютерийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг, системийн дизайн, зохион байгуулалт юм. Үүнд процессор, санах ой, оролт/гаралтын төхөөрөмж, тэдгээрийг удирддаг программ хангамж орно. Компьютерийн архитектурыг ойлгох нь компьютер хэрхэн ажиллаж, янз бүрийн даалгавруудыг гүйцэтгэдэг болохыг ойлгоход тусална.
Компьютерийн системийг гурван үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг болгон хувааж болно: Төв боловсруулах нэгж (CPU), санах ой, оролт/гаралтын (оролтын гаралтын) төхөөрөмжүүд. CPU нь программуудын зааврыг гүйцэтгэдэг компьютерийн тархины үүрэг гүйцэтгэдэг. Санах ой нь эдгээр заавар, өгөгдлийг түр зуур хадгалдаг бол оролт гаралтын төхөөрөмжүүд нь компьютер болон гар, хулгана, дэлгэц, принтер зэрэг гадаад ертөнцтэй харилцах харилцааг хөнгөвчилдөг.
CPU нь компьютерийн архитектурын зүрх юм. Энэ нь программ хангамжийн зааварчилгааг гүйцэтгэх, тооцоолол хийх, компьютер доторх өгөгдлийн урсгалыг удирдах үүрэгтэй. CPU-ийн гүйцэтгэл нь Герц (Гц)-ээр хэмжигдэх түүний цагийн хурд болон түүнд агуулагдах цөмийн тооноос хамаарна. Илүү өндөр цагийн хурд, илүү олон цөм нь ерөнхийдөө илүү хурдан, илүү үр дүнтэй гүйцэтгэлийг илэрхийлдэг.
Компьютерийн санах ойг үр ашигтай байлгах үүднээс шаталсан байдлаар зохион байгуулдаг. Дээд талд нь кэш байдаг бөгөөд энэ нь үндсэн санах ойноос (RAM) байнга ханддаг мэдээллийн хуулбарыг хадгалдаг жижиг боловч хурдан санах ой юм. RAM нь хатуу диск (HDD) эсвэл хатуу төлөвт хөтчүүд (SSD) гэх мэт хадгалах төхөөрөмжүүдээс илүү хурдан хандах боловч тогтворгүй байдаг тул тэжээл унтарсан үед өгөгдлийг хадгалахгүй гэсэн үг юм. HDD болон SSD нь тогтворгүй санах ойг санал болгодог бөгөөд компьютер унтарсан үед ч өгөгдлийг хадгалах боломжтой боловч RAM-аас илүү удаан ханддаг.
Оролт гаралтын төхөөрөмжүүд нь компьютерийг гадаад орчинтой харилцах боломжийг олгодог. Гар, хулгана зэрэг оролтын төхөөрөмжүүд нь хэрэглэгчдэд компьютерт мэдээлэл өгөх боломжийг олгодог. Монитор, принтер зэрэг гаралтын төхөөрөмжүүд нь хэрэглэгчдэд мэдээлэл өгдөг. USB флаш диск гэх мэт зарим төхөөрөмжүүд нь хоёуланг нь хоёуланг нь гүйцэтгэх боломжтой. Орчин үеийн компьютерууд нь интернет болон бусад компьютеруудтай холбогдох боломжийг олгодог сүлжээний төхөөрөмжүүдийг агуулдаг.
Фон Нейманы архитектур нь компьютерийн шинжлэх ухааны суурь ойлголт юм. Энэ нь компьютерийн CPU-ийн зааварчилгааг санах ойноос унших замаар ажилладаг системийг тодорхойлдог. Энэхүү архитектур нь арифметик логик нэгж (ALU), удирдлагын хэсэг, санах ой, оролт/гаралтын интерфейс гэсэн дөрвөн үндсэн дэд системээс бүрдэнэ. ALU нь математик тооцоолол, логик үйлдлүүдийг гүйцэтгэдэг бол удирдлагын хэсэг нь санах ойн зааварчилгааг тайлбарлаж, ALU-ийн ажиллагааг зааж өгдөг.
ISA нь программист эсвэл хөрвүүлэгч зохиогчдод харагдах компьютерийн архитектурын хэсэг юм. Энэ нь программ хангамж ба техник хангамжийн хоорондох зааг болж, процессорын гүйцэтгэж чадах машины кодыг тодорхойлдог. ISA нь CPU-ийн заавар, бүртгэл, өгөгдлийн төрөл, хаяглах горим, санах ойн архитектурыг тодорхойлдог. Архитектур нь RISC (Reduced Instruction Set Computing) эсвэл CISC (Complex Instruction Set Computing) эсэх нь түүний дизайн болон гүйцэтгэлийн шинж чанарт нөлөөлдөг.
Зэрэгцээ тооцоолол нь асуудлыг хэд хэдэн боловсруулалтын элементүүдийг ашиглан нэгэн зэрэг шийдвэрлэх боломжтой хэсгүүдэд хуваахыг хэлнэ. Энэ арга нь цуваа боловсруулалттай харьцуулахад тооцоолох ажлыг ихээхэн хурдасгаж чадна. Нэг физик багцад хоёр буюу түүнээс дээш бие даасан цөм (эсвэл CPU) агуулсан олон цөмт процессорууд нь параллелизмын тусламжтайгаар гүйцэтгэлийг сайжруулах зорилготой юм. Олон цөмт процессорын цөм бүр нь зааварчилгааг нэгэн зэрэг гүйцэтгэж, олон төрлийн ажлыг үр дүнтэй гүйцэтгэх, нарийн төвөгтэй програмуудыг боловсруулах боломжийг олгодог.
Олон CPU эсвэл цөмтэй системүүдэд кэшийн уялдаа холбоо нь нэг кэш дэх өгөгдлийн өөрчлөлтийг бусдад шууд тусгахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь хэд хэдэн процессорууд ижил санах ойн байршилд хандах шаардлагатай байж болох олон процессортой орчинд чухал юм. MESI (Өөрчлөгдсөн, Онцгой, Хуваалцсан, Хүчингүй) гэх мэт кэшийн уялдаа холбоотой протоколуудыг олон цөмт систем дэх кэш хоорондын уялдааг хадгалахад ашигладаг.
Компьютерийн архитектур нь компьютерийн бүрэлдэхүүн хэсэг, системийн дизайн, ажиллагаа, үр ашгийг багтаасан өргөн хүрээний салбар юм. CPU-ийн ажиллагаа, санах ойн шатлал, оролт гаралтын төхөөрөмж, Вон Нейманы архитектур, ISA, зэрэгцээ боловсруулалт гэх мэт түүний үндсэн ойлголтуудыг ойлгох нь компьютер хэрхэн мэдээллийг боловсруулж, даалгавруудыг гүйцэтгэх талаар үнэ цэнэтэй ойлголтыг өгч чадна. Технологи хөгжихийн хэрээр компьютерийн архитектурын нарийн төвөгтэй байдал, чадавхи мөн адил нэмэгдэж, компьютерийн гүйцэтгэл, хэрэглээний програмуудад инновацийг бий болгож байна.
