V počítačovém inženýrství je architektura počítače koncepční návrh a základní provozní struktura počítačového systému. Jsou to technické výkresy a funkční popis všech požadavků na konstrukci (zejména rychlosti a propojení), je to způsob návrhu a realizace různých částí počítače - zaměřuje se převážně na způsob, jakým centrální procesorová jednotka (CPU) pracuje uvnitř a jak přistupuje k adresám v paměti.

Lze ji definovat jako vědu a umění výběru a propojení hardwarových komponent za účelem vytvoření počítačů, které splňují funkční, výkonnostní a cenové cíle.

Architektura počítačů zahrnuje nejméně tři hlavní podkategorie:

  1. Architektura instrukční sady neboli ISA je abstraktní model výpočetního systému, který vidí programátor strojového jazyka (nebo jazyka assembleru), včetně instrukční sady, adresních režimů paměti, registrů procesoru a adresních a datových formátů.
  2. Mikroarchitektura, známá také jako organizace počítače, je nižší úroveň, podrobný popis systému, který postačuje k úplnému popisu fungování všech částí výpočetního systému a způsobu jejich vzájemného propojení a spolupráce za účelem realizace ISA. Například velikost vyrovnávací paměti počítače je organizační záležitost, která obecně nemá nic společného s ISA.
  3. Návrh systému, který zahrnuje všechny ostatní hardwarové komponenty počítačového systému, jako jsou:

·         Propojení systémů, jako jsou počítačové sběrnice a přepínače.

·         Paměťové řadiče a hierarchie.

·         mechanismy pro odlehčení procesoru, jako je přímý přístup do paměti.

·         Problémy jako víceprocesorové zpracování.

Po specifikaci ISA i mikroarchitektury je třeba navrhnout vlastní výpočetní systém do hardwaru. Tento proces návrhu se nazývá implementace. Implementace je obvykle procesem návrhu hardwarového inženýrství.

Implementaci lze dále rozdělit na tři, ale ne zcela samostatné části:

  • Implementace logiky: Návrh bloků definovaných v mikroarchitektuře, především na úrovni registrů a hradel.
  • Implementace obvodu: (hradla, multiplexory, flip-flopy atd.), jakož i některých větších bloků (ALU, cache atd.), které mohou být z výkonnostních důvodů implementovány na této úrovni, nebo dokonce na nižší fyzické úrovni.
  • Fyzické provedení: Fyzická realizace: Fyzické obvody jsou nakresleny, jednotlivé součástky obvodu jsou umístěny na půdorysu čipu nebo na desce a jsou vedeny vodiče, které je spojují.

V případě procesorů se celý proces implementace často nazývá návrh procesoru; může se také jednat o rodinu příbuzných návrhů procesorů, například RISC a CISC.