Склад обчислювальної системи називається конфігурацією. Апаратні та програмні засоби обчислювальної техніки прийнято розглядати окремо. Відповідно, окремо розглядають апаратну конфігурацію обчислювальних систем і їх програмну конфігурацію. Такий принцип поділу має для інформатики особливе значення, оскільки дуже часто рішення одних і тих же завдань може забезпечуватись як апаратними, так і програмними засобами. Критеріями вибору апаратного або програмного рішення є продуктивність і ефективність. Зазвичай прийнято вважати, що апаратні рішення в середньому виявляються дорожче, зате реалізація програмних рішень вимагає більш високої кваліфікації персоналу.
До апаратного забезпечення обчислювальних систем відносяться пристрої і прилади, що утворюють апаратну конфігурацію. Сучасні комп'ютери та обчислювальні комплекси мають блочно-модульну конструкцію - апаратну конфігурацію, необхідну для виконання конкретних видів робіт, можна збирати з готових вузлів і блоків.
За способом розташування пристроїв щодо центрального процесорного пристрою (ЦПУ- Central Processing Unit, CPU) розрізняють внутрішні і зовнішні пристрої. Зовнішніми. як правило, є більшість пристроїв введення-виведення даних (їх також називають периферійними пристроями) і деякі пристрої, призначені для тривалого зберігання даних.
Узгодження між окремими вузлами і блоками виконують за допомогою перехідних апаратно-логічних пристроїв, званих апаратними інтерфейсами. Стандарти на апаратні інтерфейси в обчислювальній техніці називають протоколами. Таким чином, протокол - це сукупність технічних умов, які повинні бути забезпечені розроблювачами пристроїв для успішного узгодження їх роботи з іншими пристроями.
Численні інтерфейси, присутні в архітектурі будь-обчислювальної системи, можна умовно розділити на дві великі групи: послідовні і паралельні. Через послідовний інтерфейс дані передаються послідовно, біт за бітом, а через паралельний - одночасно групами бітів. Кількість бітів, що беруть участь в одній посилці, визначається розрядністю інтерфейсу, наприклад восьмирозрядні паралельні інтерфейси передають один байт (8 біт) за один цикл.
Паралельні інтерфейси зазвичай мають більш складний пристрій, ніж послідовні, але забезпечують більш високу продуктивність. Їх застосовують там, де важлива швидкість передачі даних: для підключення друкуючих пристроїв, пристроїв введення графічної інформації, пристрої запису даних на зовнішній носій і т. П. Продуктивність паралельних інтерфейсів вимірюють байтами в секунду (байт / с; Кбайт / с; Мбайт / с ).
Пристрій послідовних інтерфейсів простіше; як правило, для них не треба синхронізувати роботу передавального і приймаючого пристрою (тому їх часто називають асинхронними інтерфейсами), але пропускна здатність їх менше і коефіцієнт корисної дії нижче, так як через відсутність синхронізації посилок корисні дані передують і завершують посилками службових даних, тобто на один байт корисних даних можуть припадати 1-3 службових біта (склад і структуру посилки визначає конкретний протокол).
Оскільки обмін даними через послідовні пристрої проводиться не байтами, а бітами, їх продуктивність вимірюють бітами в секунду (біт / с, Кбіт / с, Мбіт / с). Незважаючи на гадану простоту перекладу одиниць вимірювання швидкості послідовної передачі в одиниці виміру швидкості паралельної передачі даних шляхом механічного розподілу на 8, такий перерахунок не виконують, оскільки він не коректний через наявність службових даних. В крайньому випадку, з поправкою на службові дані, іноді швидкість послідовних пристроїв висловлюють в знаках в секунду або, що те ж саме, в символах в секунду (с / з), але ця величина має не технічний, а довідковий, споживчий характер.
Послідовні інтерфейси застосовують для підключення «повільних» пристроїв (найпростіших пристроїв друку низької якості, пристроїв введення та виведення знаковою і сигнальної інформації, контрольних датчиків, малопродуктивних пристроїв зв'язку і т. П.), А також в тих випадках, коли немає істотних обмежень по тривалості обміну даними (більшість цифрових фотокамер).
Програми - це впорядковані послідовності команд. Кінцева мета будь-якої комп'ютерної програми - управління апаратними засобами. Навіть якщо на перший погляд програма ніяк не взаємодіє з обладнанням, не вимагає ніякого введення даних з пристроїв введення і не здійснює висновок даних на пристрої виведення, все одно її робота заснована на управлінні апаратними пристроями комп'ютера.
Склад програмного забезпечення обчислювальної системи називають програмною конфігурацією. Між програмами, як і між фізичними вузлами і блоками існує взаємозв'язок - багато програм працюють, спираючись на інші програми більш низького рівня, тобто, ми можемо говорити про міжпрограмному інтерфейсі. Можливість існування такого інтерфейсу теж заснована на існуванні технічних умов і протоколів взаємодії, а на практиці він забезпечується розподілом програмного забезпечення на декілька взаємодіючих між собою рівнів. Рівні програмного забезпечення являють собою пірамідальну конструкцію. Кожен наступний рівень спирається на програмне забезпечення попередніх рівнів. Таке членування зручно для всіх етапів роботи з обчислювальною системою, починаючи з установки програм до практичної експлуатації та технічского обслуговування. Зверніть увагу на те, що кожен вищерозміщений рівень підвищує функціональність всієї системи. Так, наприклад, обчислювальна система з програмним забезпеченням базового рівня не здатна виконувати більшість функцій, але дозволяє встановити системне програмне забезпечення.
Базовий рівень. Найнижчий рівень програмного забезпечення представляє базове програмне забезпечення. Воно відповідає за взаємодію з базовими апаратними засобами. Як правило, базові програмні засоби безпосередньо входять до складу базового устаткування і зберігаються в спеціальних мікросхемаха, званих постійними пристроями, що запам'ятовують (ПЗУ- Read Only Memory, ROM). Програми та дані записуються ( «прошиваються») в мікросхеми ПЗУ на етапі виробництва і не можуть бути змінені в процесі експлуатації.
У тих випадках, коли зміна базових програмних засобів під час експлуатації є технічно доцільним, замість мікросхем ПЗУ застосовують перепрограмовані постійні запам'ятовувальні пристрої (ППЗУ - Erasable and Programmable Read Only Memory, EPROM). У цьому випадку зміна змісту ПЗУ можна виконувати як безпосередньо в складі обчислювальної системи (така технологія називається флеш-технологією), так і поза нею, на спеціальних пристроях, званих программаторами.
Системний рівень. Системний рівень - перехідний. Програми, що працюють на цьому рівні, забезпечують взаємодію інших програм комп'ютерної системи з програмами базового рівня і безпосередньо з апаратним забезпеченням, тобто виконують «посередницькі» функції.
Від програмного забезпечення цього рівня багато в чому залежать експлуатаційні показники всієї обчислювальної системи в цілому. Так, наприклад, при підключенні до обчислювальної системи нового обладнання на системному рівні повинна бути встановлена програма, що забезпечує для інших програм взаємозв'язок із цим обладнанням. Конкретні програми, що відповідають за взаємодію з конкретними пристроями, називаються драйверами пристроїв - вони входять до складу програмного забезпечення системного рівня.
Інший клас програм системного рівня відповідає за взаємодію з користувачем. Саме завдяки їм він отримує можливість вводити дані в обчислювальну систему, керувати її роботою і отримувати результат у зручній для себе формі. Ці програмні засоби називають засобами забезпечення призначеного для користувача інтерфейсу. Від них безпосередньо залежить зручність роботи з комп'ютером і продуктивність праці на робочому місці.
Сукупність програмного забезпечення системного рівня утворює ядро операційної системи комп'ютера. Повний поняття операційної системи ми розглянемо трохи пізніше, а тут тільки відзначимо, що якщо комп'ютер оснащений програмним забезпеченням системного рівня, то він вже підготовлений до установки програм вищих рівнів, до взаємодії програмних засобів з обладнанням і, найголовніше, до взаємодії з користувачем. Тобто наявність ядра операційної системи - неодмінна умова для можливості практичної роботи людини з обчислювальною системою.
Службовий рівень. Програмне забезпечення цього рівня взаємодіє як з програмами базового рівня, так і з програмами системного рівня. Основне призначення службових програм (їх також називають утилітами) полягає у автоматизації робіт по перевірці, наладці та налаштування комп'ютерної системи. У багатьох випадках вони використовуються для розширення або поліпшення функцій системних програм. Деякі службові програми (як правило, це програми обслуговування) спочатку включають до складу операційної системи, але більшість службових програм є для операційної системи зовнішніми і служать для розширення її функцій.
У розробці та експлуатації службових програм існує два альтернативних напрямки: інтеграція з операційною системою та автономне функціонування. У першому випадку службові програми можуть змінювати споживчі властивості системних програм, роблячи їх більш зручними для практичної роботи. У другому випадку вони слабо пов'язані з системним програмним забезпеченням, але надають користувачеві більше можливостей для індивідуалізації їх взаємодії з апаратним і програмним забезпеченням.
Прикладний рівень. Програмне забезпечення прикладного рівня являє собою комплекс прикладних програм, за допомогою яких на даному робочому місці виконуються конкретні завдання. Спектр цих завдань надзвичайно широкий - від виробничих до творчих і розважально-навчальних. Величезний функціональний діапазон можливих додатків засобів обчислювальної техніки обумовлений наявністю прикладних програм для різних видів діяльності.
Оскільки між прикладним програмним забезпеченням і системним існує безпосередній взаємозв'язок (перше спирається на друге), то можна стверджувати, що універсальність обчислювальної системи, доступність прикладного програмного забезпечення і широта функціональних можливостей комп'ютера безпосередньо залежать від типу операційної системи, від того, які системні засоби містить її ядро, як вона забезпечує взаємодію триєдиного комплексу людина - програма - обладнання.