研究内容
软硬之间游走，从晶体管到数电再到CPU微架构，再到指令集ISA，再到软件层的ABI和API。计算机体系结构追求从整体的角度来设计计算机，使计算机更好。
简而言之，计算机体系结构就是：在给定的制造工艺上，设计计算机的整体架构，以满足应用的需要。
评估标准
评估计算机好坏有几个指标：性能，成本，功耗，
完成一个任务所需要的时间可以由完成该任务需要的指令数、完成每条指令需要的拍数以及每拍需要的时间三个量相乘得到。完成任务需要的指令数与算法、编译器和指令的功能有关；
每条指令需要的拍数与编译器、指令功能、微结构设计相关；
每拍需要的时间，也就是时钟周期，与结构、电路设计、工艺等因素有关。
在指令系统确定后，结构设计需要重点考虑如何降低每条指令的平均执行周期（Cycles Per Instruction，简称CPI），或提高每个时钟周期平均执行的指令数（Instructions Per Cycle，简称IPC），这是处理器微结构研究的主要内容。
基本原则
计算机体系结构发展很快，但在发展过程中遵循一些基本原则，这些原则包括平衡性、局部性、并行性和虚拟化。
- 平衡性：要均衡各个部件的性能，电脑性能取决于最弱的那一个环节
- 局部性：充分利用局部性原理
- 并行性，
- 指令并行：流水线并行，超标量并行，10年以后指令级并行基本已经到极限了
- 数据并行：向量运算，
- 任务并行：多线程，多进程
- 虚拟化：虚拟内存（内存虚拟），多线程（CPU虚拟），同时多线程（更进一步的CPU虚拟）
指令集
计算机体系结构中非常重要的一部分就使指令集，指令集是计算机软硬件之间的桥梁，指令集以下硬件负责，指令集以上，软件负责，目前常见的指令集可以分为RISC精简指令集和CISC复杂指令集两种类型，RISC的特点是指令集简单，复杂计算通过简单指令组合而成，代表作是ARM架构和RISC-V架构。CISC的特点是指令集复杂，很多常见的运算通过硬件实现，代表作是X86架构。
影响指令集设计的主要因素有：
- 硬件因素（半导体工艺进步等）
- 软件因素（操作系统/编译技术，如：操作系统分为用户态和内核态，那就有必要设计状态切换指令）
- 应用因素（应用对于计算的需求，例如当大家都在搞AI，需要浮点运算时，那就有必要设计浮点运算指令）
指令集组成为： - 操作码（加减乘等）
- 操作对象（访存地址，立即数等）
指令码可以分为四大类：
- 运算类：ADD
- 访存类：LOAD
- 转移类：eg：JUMP
- 特殊指令
处理器可以访问的地址空间分为：
- 寄存器空间（通用寄存器，专用寄存器，控制寄存器，使用寄存器号寻址）
- 内存空间（分为内存空间和IO空间，使用地址寻址。CISC区分IO空间和内存空间，RISC不区分二者，处理器对IO空间的访问不能经过Cache，因此在使用相同的load/store指令既访问IO空间又访问内存空间的情况下，就需要定义load/store指令访问地址的存储访问类型，用来决定该访问能否经过Cache。）
根据指令使用数据的方式，指令系统可分为堆栈型、累加器型和寄存器型。寄存器型又可以进一步分为寄存器-寄存器型（Register-Register）和寄存器-存储器型（Register-Memory）
- 堆栈型：不需要操作数，操作数默认是堆栈，eg：PUSH A
- 累加器型：只需要一个操作数，另一个默认是累加器，eg：LOAD A
- 寄存器-存储器型/寄存器-寄存器型：指定两个操作数，eg: LOAD R1, A ； LOAD R1,R2;寄存器寄存器型指令更常用，便于进行优化
现代指令集都有运行权限等级划分，最少也有用户态和内核态两种等级，在用户态只能使用指令集的一部分指令，还有一部分特权指令只能在内核态使用。特权指令主要包括：
- 运行模式转换
- 虚拟存储管理
- 异常和中断处理
- 控制状态寄存器