В литературе по ЭВМ часто используется понятие архитектура. Под этим термином подразумевается и структура (т. е. устройства, входящие в состав ЭВМ), и организация работы ЭВМ. Сюда же следует отнести и вопросы взаимодействия ЭВМ с операционными системами и прикладными программами. Принцип открытой архитектуры заключается в том, что технические характеристики, информационные и вычислительные возможности ЭВМ можно улучшать, дополняя существующую конструкцию новыми узлами, заменяя прежние узлы более совершенными, вводя в машину новые программы.
Архитектура — структура компьютерной системы и взаимосвязей компонентов, аппаратных и (или) программных средств, описанная схематически или с подробным указанием параметров.
В XIX в. Чарльз Бэбидж впервые предложил проект аналитической машины (вычислительного автомата) в составе: устройство ввода, устройство памяти, процессор, устройство вывода. Он же выдвинул идею программного управления. Архитектура современного компьютера состоит из тех же основных подсистем: ввод-вывод, память, связь, управление и обработка.
Устройства в составе компьютерной системы должны быть совместимы.
Совместимость — способность различных объектов к взаимодействию. Источники и получатели информации, комплектующие устройства аппаратуры должны для выполнения операций обладать совместимостью. Совместимостью должны обладать видеомагнитофон и телевизор, элементы телефонной связи и радиосвязи. Качество противоположное совместимости — несовместимость, конфликты при обработке информации.
В компьютерной системе обработка и обмен данными выполняются при условии совместимости устройств и программ разных производителей (передать на монитор, принтер; получить от клавиатуры, мыши, модема; работать с диском).
Впервые этот принцип был предложен и реализован фирмой IВМ в персональных компьютерах, которые получили широчайшую известность под общим названием IВМ РС (ай-би-эм пи-си).
Если бы IВМ РС был сделан по тому же принципу, что и другие существовавшие во время его появления компьютеры, он бы быстро устарел, и ему на смену пришли бы другие ЭВМ. Но уже при создании IВМ РС была заложена возможность усовершенствования его отдельных частей и использования новых устройств. Фирма IВМ не сделала компьютер единым неразъемным устройством (как первый «яблочный» компьютер), а предусмотрела возможность его сборки из независимо изготовленных частей аналогично детскому конструктору.
Фирма IВМ стремилась к популярности своего компьютера и рассчитывала, что открытость архитектуры IВМ РС позволит независимым производителям разрабатывать различные дополнительные устройства, что увеличит эту популярность. Расчет оказался верным, и уже через пару лет на рынке предлагались сотни разных устройств и комплектующих для IВМ РС.
Наибольшую выгоду от открытости архитектуры IВМ РС получили миллионы пользователей. Они смогли самостоятельно расширять возможности своих компьютеров, покупая соответствующие устройства и подсоединяя их через свободные разъемы на системной плате. При этом пользователи не были связаны ассортиментом моделей, предлагаемых фирмой IВМ, так как могли покупать дополнительные устройства, производимые другими фирмами.
Многие пользователи последовательно улучшали характеристики своих компьютеров, заменяя системную плату с микропроцессором по мере появления на рынке новой модели. Сам корпус системного блока оставался прежним, но в него можно было добавлять новые дисководы, а на системной плате можно было увеличивать объем оперативной памяти, вставляя в разъемы дополнительные микросхемы.
Дополняя компьютер новыми устройствами, порой надо вставлять в разъемы на системной плате соответствующие этим устройствам электронные платы и записывать на жесткий диск необходимые управляющие программы — драйверы.
Принцип открытой архитектуры может быть реализован лишь при условии строгого выполнения целого ряда правил, которые получили общее название протоколы.
Не менее важным, чем совместимость различных блоков и устройств (в том числе изготовленных разными производителями и даже в разных странах), является возможность использования разных программ в персональных компьютерах. При этом должен соблюдаться следующий принцип. Программы, предназначенные для менее производительных компьютеров, должны успешно работать и в более производительных, выпущенных позднее. С улучшением технических характеристик новых компьютеров расширяются их возможности, появляется способность выполнять обработку информации по новым, более совершенным программам.В компьютерах более раннего выпуска использование этих новых программ оказывается невозможным: не хватает объема памяти или недостаточно быстродействие. Но программы, работающие в старых компьютерах, должны работать и в новых. Иногда для этого в новых компьютерах предусматривается режим эмуляции. Это означает, что новый компьютер в каком-то смысле «притворяется» старым, делается на него похожим для того, чтобы успешно заработала хорошо зарекомендовавшая себя старая программа.
Таким образом, принцип открытой архитектуры заключается как в аппаратной, так и в программной совместимости. Принципы открытой архитектуры и блочно-модульного построения являются весьма перспективными и целесообразными при создании различных технических устройств, предназначенных для сoвместного использования, т. е. для создания системы. Системой называют объединение функционально связанных элементов, приобретающее новое качество, т.е. такое, какого не было у отдельных элементов.