สถาปัตยกรรมระบบคือแบบจำลองเชิงแนวคิดที่กำหนดโครงสร้างพฤติกรรมและมุมมองของระบบ^{[ 1 ]}คำอธิบายสถาปัตยกรรมคือคำอธิบายและการแสดงระบบอย่างเป็นทางการ ซึ่งจัดระเบียบในลักษณะที่สนับสนุนการให้เหตุผลเกี่ยวกับโครงสร้างและพฤติกรรมของระบบ

สถาปัตยกรรมระบบสามารถประกอบด้วยส่วนประกอบ ของระบบ และระบบย่อยที่พัฒนาขึ้น ซึ่งจะทำงานร่วมกันเพื่อนำระบบโดยรวมไปใช้ มีความพยายามในการกำหนดภาษาอย่างเป็นทางการเพื่ออธิบายสถาปัตยกรรมระบบ ซึ่งโดยรวมเรียกว่าภาษาอธิบายสถาปัตยกรรม (ADLs) ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

องค์กรต่างๆ สามารถกำหนดสถาปัตยกรรมระบบได้หลายวิธี รวมถึง:

• โครงสร้างพื้นฐานของระบบ ซึ่งปรากฏอยู่ในส่วนประกอบต่างๆ ความสัมพันธ์ระหว่างส่วนประกอบเหล่านั้นกับสิ่งแวดล้อม และหลักการที่ควบคุมการออกแบบและวิวัฒนาการของระบบ^{[ 5 ]}
• การแสดงระบบ รวมถึงการแมปฟังก์ชันการทำงานไปยังส่วนประกอบฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์การแมปสถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์ไปยังสถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์และการโต้ตอบของมนุษย์กับส่วนประกอบเหล่านี้^{[ 6 ]}
• การจัดเรียงองค์ประกอบทางกายภาพที่จัดสรรไว้ซึ่งให้โซลูชันการออกแบบสำหรับผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคหรือกระบวนการวงจรชีวิตที่มุ่งตอบสนองความต้องการของสถาปัตยกรรมเชิงฟังก์ชันและฐานความต้องการ^{[ 7 ]}
• สถาปัตยกรรมประกอบด้วยสิ่งประดิษฐ์ การตัดสินใจ และเหตุผลเชิงกลยุทธ์ที่สำคัญที่สุด แพร่หลาย และอยู่ในระดับสูงสุดเกี่ยวกับโครงสร้างโดยรวม (เช่น องค์ประกอบที่จำเป็นและความสัมพันธ์ขององค์ประกอบเหล่านั้น) และลักษณะและพฤติกรรมที่เกี่ยวข้อง^{[ 8 ]}
• คำอธิบายเกี่ยวกับการออกแบบและเนื้อหาของระบบคอมพิวเตอร์หากมีการจัดทำเอกสาร อาจรวมถึงข้อมูลต่างๆ เช่น รายการฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ และความสามารถด้านเครือข่ายในปัจจุบันโดยละเอียด คำอธิบายเกี่ยวกับแผนระยะยาวและลำดับความสำคัญสำหรับการจัดซื้อในอนาคต และแผนสำหรับการอัปเกรดและ/หรือเปลี่ยนอุปกรณ์และซอฟต์แวร์ที่ล้าสมัย^{[ 9 ]}
• คำอธิบายอย่างเป็นทางการของระบบ หรือแผนรายละเอียดของระบบในระดับส่วนประกอบเพื่อเป็นแนวทางในการนำไปใช้^{[ 10 ]}
• องค์ประกอบของสถาปัตยกรรมการออกแบบสำหรับผลิตภัณฑ์และกระบวนการวงจรชีวิตของผลิตภัณฑ์^{[ 11 ]}
• โครงสร้างของส่วนประกอบ ความสัมพันธ์ระหว่างกัน และหลักการและแนวทางที่ควบคุมการออกแบบและวิวัฒนาการของส่วนประกอบเหล่านั้นเมื่อเวลาผ่านไป^{[ 10 ]}

เราอาจมองว่าสถาปัตยกรรมระบบเป็นชุดของภาพแทนระบบที่มีอยู่ (หรือที่จะเกิดขึ้นในอนาคต) ภาพแทนเหล่านี้เริ่มต้นด้วยการอธิบายโครงสร้างการทำงานระดับสูงโดยทั่วไป และค่อยๆ ปรับปรุงให้มีรายละเอียดและเป็นรูปธรรมมากขึ้นเรื่อยๆ

สถาปัตยกรรมระบบสื่อถึงเนื้อหาข้อมูลขององค์ประกอบต่างๆที่ประกอบกันเป็นระบบ ความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบเหล่านั้น และกฎเกณฑ์ที่ควบคุมความสัมพันธ์เหล่านั้น ส่วนประกอบทางสถาปัตยกรรมและชุดความสัมพันธ์ระหว่างส่วนประกอบเหล่านั้นที่คำอธิบายสถาปัตยกรรมอาจประกอบด้วย ฮาร์ดแวร์ซอฟต์แวร์เอกสาร สิ่งอำนวยความสะดวก ขั้นตอนการทำงาน หรือบทบาทที่องค์กรหรือบุคคลต่างๆ มี

สถาปัตยกรรมระบบมุ่งเน้นไปที่ส่วนต่อประสาน ภายในระหว่าง ส่วนประกอบหรือระบบย่อยของระบบ เป็น หลัก และส่วนต่อประสานระหว่างระบบกับสภาพแวดล้อมภายนอก โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ใช้ (ในกรณีเฉพาะของระบบคอมพิวเตอร์ ส่วนต่อประสานพิเศษนี้เรียกว่า ส่วนต่อประสานระหว่างคอมพิวเตอร์กับมนุษย์หรือ HCI; เดิมเรียกว่า ส่วนต่อประสานระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร)

เราสามารถเปรียบเทียบสถาปัตยกรรมระบบกับวิศวกรรมสถาปัตยกรรมระบบ (SAE) ซึ่งเป็นวิธีการและระเบียบวินัยในการนำสถาปัตยกรรมของระบบไปใช้อย่างมีประสิทธิภาพได้: ^{[ 12 ]}

• SAE เป็นวิธีการเนื่องจากมีการกำหนดลำดับขั้นตอนเพื่อสร้างหรือเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของระบบภายใต้ข้อจำกัดที่ กำหนด ไว้
• SAE เป็นศาสตร์แขนง หนึ่ง เนื่องจากมีการนำองค์ความรู้มาใช้เพื่อให้ข้อมูลแก่ผู้ปฏิบัติงานเกี่ยวกับวิธีการออกแบบระบบที่มีประสิทธิภาพสูงสุดภายใต้ข้อจำกัดต่างๆ

สถาปัตยกรรมระบบนั้นอาศัยหลักปฏิบัติและเทคนิคที่ได้รับการพัฒนามานับพันปีในหลายสาขา โดยสาขาที่สำคัญที่สุดอาจจะเป็นสถาปัตยกรรมโยธา

• ก่อนการมาถึงของคอมพิวเตอร์ดิจิทัล สาขาวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์และสาขาวิศวกรรมอื่นๆ ใช้คำว่า "ระบบ" เช่นเดียวกับที่ยังคงใช้กันทั่วไปในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม เมื่อคอมพิวเตอร์ดิจิทัล เข้ามาและ วิศวกรรมซอฟต์แวร์พัฒนาขึ้นเป็นสาขาเฉพาะทาง จึงมักจำเป็นต้องแยกแยะความแตกต่างระหว่างสิ่งประดิษฐ์ฮาร์ดแวร์ สิ่งประดิษฐ์ซอฟต์แวร์ และสิ่งประดิษฐ์ที่รวมกันสิ่งประดิษฐ์ฮาร์ดแวร์ที่ตั้งโปรแกรมได้ หรือ เครื่องคำนวณที่ขาดโปรแกรมคอมพิวเตอร์ นั้น ไร้ประโยชน์ เช่นเดียวกับสิ่งประดิษฐ์ซอฟต์แวร์หรือโปรแกรม ที่ไร้ประโยชน์เช่นกัน เว้นแต่จะสามารถนำไปใช้เปลี่ยนแปลงสถานะตามลำดับของเครื่อง (ฮาร์ดแวร์) ที่เหมาะสมได้ อย่างไรก็ตาม เครื่องฮาร์ดแวร์และการเขียนโปรแกรมสามารถออกแบบมาเพื่อทำงานเชิงนามธรรมและเชิงกายภาพได้เกือบไม่จำกัดจำนวน ภายในสาขาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์ (และบ่อยครั้งในสาขาวิศวกรรมอื่นๆ เช่น การสื่อสาร) คำว่าระบบจึงถูกนิยามว่าประกอบด้วยองค์ประกอบทั้งหมดที่จำเป็น (ซึ่งโดยทั่วไปรวมทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์) เพื่อทำหน้าที่ที่เป็นประโยชน์
• ดังนั้น ภายในสาขาวิศวกรรมเหล่านี้ ระบบโดยทั่วไปหมายถึงเครื่องจักรฮาร์ดแวร์ที่ตั้งโปรแกรมได้และโปรแกรมที่อยู่ภายใน และวิศวกรระบบหมายถึงผู้ที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ทั้งหมด ทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง อินเทอร์เฟซทั้งหมดของอุปกรณ์ รวมถึงอินเทอร์เฟซระหว่างฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งระหว่างอุปกรณ์ทั้งหมดกับผู้ใช้ (CHI) วิศวกรฮาร์ดแวร์จะจัดการ (ไม่มากก็น้อย) กับอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์โดยเฉพาะวิศวกรซอฟต์แวร์จะจัดการ (ไม่มากก็น้อย) กับโปรแกรมคอมพิวเตอร์โดยเฉพาะ และวิศวกรระบบมีหน้าที่รับผิดชอบในการดูแลให้โปรแกรมสามารถทำงานได้อย่างถูกต้องภายในอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ และระบบที่ประกอบด้วยสองส่วนนี้สามารถโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมภายนอก โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ใช้ และปฏิบัติหน้าที่ตามที่ตั้งใจไว้ได้อย่างถูกต้อง
• สถาปัตยกรรมระบบใช้ประโยชน์จากองค์ประกอบทั้งซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ และใช้ในการออกแบบระบบแบบผสมผสานดังกล่าว สถาปัตยกรรมที่ดีอาจมองได้ว่าเป็น ' แผนการ แบ่งส่วน ' หรืออัลกอริทึมซึ่งแบ่งส่วนความต้องการทั้งหมดของระบบในปัจจุบันและที่คาดการณ์ได้ในอนาคต ออกเป็น ชุด ย่อยของ ระบบ ที่มีขอบเขต ชัดเจนและ ใช้งานได้จริงโดยไม่มีส่วนใดเหลือทิ้ง กล่าวคือ เป็นแผนการแบ่งส่วนที่พิเศษครอบคลุมและครบถ้วนจุดประสงค์หลักของการแบ่งส่วนคือการจัดเรียงองค์ประกอบในระบบย่อยเพื่อให้มีความสัมพันธ์ระหว่างกันน้อยที่สุด ในทั้งซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ ระบบย่อยที่ดีมักถูกมองว่าเป็น "วัตถุ" ที่มีความหมาย นอกจากนี้ สถาปัตยกรรมที่ดีจะช่วยให้การจับคู่กับความต้องการของผู้ใช้และการทดสอบการตรวจสอบความต้องการของผู้ใช้ทำได้ง่าย ในอุดมคติแล้ว ควรมีการจับคู่จากทุกองค์ประกอบที่เล็กที่สุดไปยังทุกความต้องการและการทดสอบด้วย

ด้วยความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นของระบบดิจิทัลสถาปัตยกรรมระบบสมัยใหม่จึงได้พัฒนาขึ้นเพื่อรวมหลักการขั้นสูง เช่นการแบ่งส่วนย่อยการบริการขนาดเล็ก และการเพิ่มประสิทธิภาพด้วยปัญญาประดิษฐ์การประมวลผลแบบคลาวด์ การประมวลผลแบบเอดจ์ และเทคโนโลยีบัญชีแยกประเภทแบบกระจาย (DLT) ก็มีอิทธิพลต่อการตัดสินใจด้านสถาปัตยกรรมเช่นกัน ทำให้สามารถ ออกแบบระบบ ที่ปรับขนาดได้ ปลอดภัย และทนทานต่อความผิดพลาด ได้มากขึ้น

หนึ่งในการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญที่สุดในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาคือการนำสถาปัตยกรรมที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์ (SDA) มาใช้ ซึ่งแยกฮาร์ดแวร์ออกจากซอฟต์แวร์ทำให้ระบบมีความยืดหยุ่นและปรับตัวได้มากขึ้นต่อความต้องการที่เปลี่ยนแปลงไป^{[ 13 ]}แนวโน้มนี้เห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในสถาปัตยกรรมเครือข่าย ซึ่งเครือข่ายที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์ (SDN)และการจำลองเสมือนฟังก์ชันเครือข่าย (NFV)ช่วยให้สามารถจัดการทรัพยากรเครือข่าย ได้อย่างมีพลวัตมากขึ้น ^{[ 14 ]}

นอกจากนี้ สถาปัตยกรรมระบบที่ได้รับการปรับปรุงด้วย AI ยังได้รับความนิยมมากขึ้น โดยใช้ประโยชน์จากการเรียนรู้ของเครื่องสำหรับการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์การตรวจจับความผิดปกติและการเพิ่มประสิทธิภาพระบบอัตโนมัติ การเกิดขึ้นของระบบไซเบอร์-กายภาพ (CPS)และดิจิทัลทวินส์ได้ขยายหลักการสถาปัตยกรรมระบบออกไปไกลกว่าการคำนวณแบบดั้งเดิม โดยบูรณาการข้อมูลในโลกแห่งความเป็นจริงเข้ากับแบบจำลองเสมือนเพื่อการตัดสินใจที่ดีขึ้น^{[ 15 ]}

ด้วยการเติบโตของการประมวลผลแบบเอดจ์สถาปัตยกรรมระบบจึงมุ่งเน้นไปที่การกระจายอำนาจและการประมวลผลแบบเรียลไทม์ลดการพึ่งพาศูนย์ข้อมูลส่วนกลาง และปรับปรุงแอปพลิเคชันที่ไวต่อความหน่วงแฝง เช่นยานยนต์ไร้คนขับหุ่นยนต์และเครือข่าย IoT ^{[ 4 ]}

ความก้าวหน้าเหล่านี้ยังคงเปลี่ยนแปลงวิธีการออกแบบระบบอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้เกิดสถาปัตยกรรมที่ยืดหยุ่น ปรับขนาดได้ และชาญฉลาดมากขึ้น ซึ่งเหมาะสมกับยุคดิจิทัล

สถาปัตยกรรมระบบมีหลายประเภท แต่ละประเภทเหมาะสำหรับโดเมนและแอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน แม้ว่าสถาปัตยกรรมระบบทั้งหมดจะมีหลักการพื้นฐานร่วมกันในด้านโครงสร้าง พฤติกรรม และการโต้ตอบ แต่ก็มีความแตกต่างกันในด้านการออกแบบตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งไว้ สถาปัตยกรรมระบบหลายประเภท (ซึ่งมีหลักการพื้นฐานเดียวกัน^{[ 16 ]} ) ได้รับการระบุไว้ดังต่อไปนี้: ^{[ 17 ]}

• สถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์: สถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์กำหนดส่วนประกอบทางกายภาพของระบบ รวมถึงโปรเซสเซอร์ลำดับชั้นของหน่วยความจำบัส และอินเทอร์เฟซอินพุต/เอาต์พุต ครอบคลุมการออกแบบและการรวมองค์ประกอบฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และความสามารถในการขยายขนาด^{[ 18 ]}
• สถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์: สถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์มุ่งเน้นไปที่การจัดระเบียบระดับสูงของระบบซอฟต์แวร์ รวมถึงโมดูล ส่วนประกอบ และรูปแบบการสื่อสาร มีบทบาทสำคัญในการกำหนดพฤติกรรมของระบบ ความปลอดภัย และความสามารถในการบำรุงรักษา^{[ 15 ]}ตัวอย่างเช่น สถาปัตยกรรมแบบโมโนลิธิก ไมโครเซอร์วิส แบบขับเคลื่อนด้วยเหตุการณ์ และแบบเลเยอร์^{[ 13 ] [ 15 ]}
• สถาปัตยกรรมองค์กร: สถาปัตยกรรมองค์กรเป็นพิมพ์เขียวเชิงกลยุทธ์สำหรับโครงสร้างพื้นฐานด้านไอทีขององค์กร เพื่อให้มั่นใจว่าเป้าหมายทางธุรกิจสอดคล้องกับการลงทุนด้านเทคโนโลยี ประกอบด้วยกรอบงานต่างๆ เช่นTOGAF (The Open Group Architecture Framework) และZachman Frameworkเพื่อสร้างมาตรฐานการกำกับดูแลด้านไอทีและการดำเนินงานทางธุรกิจ^{[ 19 ] [ 14 ]}
• สถาปัตยกรรมระบบร่วมมือ: หมวดหมู่นี้รวมถึงระบบขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อกันซึ่งออกแบบมาเพื่อการทำงานร่วมกันอย่างราบรื่นระหว่างหลายหน่วยงาน ตัวอย่างเช่นอินเทอร์เน็ตระบบขนส่งอัจฉริยะเครือ ข่าย ควบคุมการจราจรทางอากาศและระบบป้องกันประเทศสถาปัตยกรรมเหล่านี้เน้น ความ สามารถในการทำงานร่วมกันการควบคุมแบบกระจาย และความยืดหยุ่น
• สถาปัตยกรรมระบบการผลิต: สถาปัตยกรรมระบบการผลิตผสานรวมระบบอัตโนมัติหุ่นยนต์ IoT และการตัดสินใจที่ขับเคลื่อนด้วย AI เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเวิร์กโฟลว์การผลิต แนวโน้มที่เกิดขึ้นใหม่ ได้แก่อุตสาหกรรม 4.0ระบบไซเบอร์-กายภาพ (CPS) และดิจิทัลทวินซึ่งช่วยให้สามารถบำรุงรักษา เชิงคาดการณ์ และตรวจสอบแบบเรียลไทม์ได้^{[ 20 ]}
• สถาปัตยกรรมคลาวด์และเอดจ์คอมพิวติ้ง: ด้วยการเปลี่ยนแปลงไปสู่โครงสร้างพื้นฐานบนคลาวด์สถาปัตยกรรมคลาวด์จึงกำหนดวิธีการกระจายทรัพยากรในศูนย์ข้อมูลและสภาพแวดล้อมเสมือนจริง สถาปัตยกรรม เอดจ์คอมพิวติ้งขยายขอบเขตนี้โดยการประมวลผลข้อมูลให้ใกล้แหล่งที่มามากขึ้น ลดความหน่วงสำหรับแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น ยานยนต์ไร้คนขับ ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม และเมืองอัจฉริยะ^{[ 4 ]}
• สถาปัตยกรรมระบบที่ขับเคลื่อนด้วย AI: สถาปัตยกรรม ที่ขับเคลื่อนด้วยปัญญาประดิษฐ์ (AI)และการเรียนรู้ของเครื่องช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการตัดสินใจโดยการปรับพฤติกรรมของระบบแบบไดนามิกตามข้อมูลแบบเรียลไทม์ ซึ่งมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติ ความปลอดภัยทางไซเบอร์ และระบบอัตโนมัติอัจฉริยะ

• อาร์คาเดีย (วิศวกรรม)
• รูปแบบทางสถาปัตยกรรม (วิทยาการคอมพิวเตอร์)
• กรอบสถาปัตยกรรมกระทรวงกลาโหม
• กรอบสถาปัตยกรรมองค์กร
• สถาปัตยกรรมความปลอดภัยข้อมูลระดับองค์กร
• สถาปัตยกรรมกระบวนการ
• การวิเคราะห์ความต้องการ
• สถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์
• วิศวกรรมซอฟต์แวร์
• สถาปนิกระบบ
• การวิเคราะห์ระบบ
• การออกแบบระบบ
• วิศวกรรมระบบ

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับสถาปัตยกรรมระบบ

• หลักการของสถาปัตยกรรมระบบ
• สถาปัตยกรรมระบบคืออะไร?
• กลุ่มงานสถาปัตยกรรมระบบ INCOSE
• วารสารสถาปัตยกรรมระบบ (การออกแบบซอฟต์แวร์ฝังตัว)