命令セット
ISAの実装様式をマイクロアーキテクチャという。マイクロアーキテクチャはマイクロコード、パイプライン、キャッシュシステムなどを含む。ISAに対する異なるマイクロアーキテクチャの例として、x86 ISA に対するインテルのPentiumとAMDのAthlonが挙げられる。
この概念を拡大したユニークなISAとしてTIMI (Technology-Independent Machine Interface) があり、これはシステム/38とAS/400で使われている。TIMIは最近では仮想機械として知られるソフトウェアで実現されている。これはプラットフォームとそこで動作するアプリケーションの寿命を延ばすために設計されたもので、プラットフォーム全体を全く異なるハードウェアに移行してもTIMI自身だけを移植すれば、その上のオペレーティングシステムもアプリケーションもそのまま動作する。このためIBMはAS/400のハードウェアを古いCISCからPOWERに移行させたが、オペレーティングシステム (OS) を含めたソフトウェアは全く変更せずに済んだ。
論理スイッチアーキテクチャの基本的な構成要素はフローテーブルである。スイッチに入る各パケットは、1つまたは複数のフローテーブルを通過する。各フローテーブルは、エントリと呼ばれるいくつかの行で構成され、7つのコンポーネントで構成される。
初期のコンピュータでは、メモリは高価で容量が少なかったため、メモリ上のプログラムのサイズを削減することが重要な課題であった。そのため、ある作業をするのに要する命令列のサイズを「コード密度; code density」と呼び、命令セットの重要な特性の1つとしていた。コード密度の高い命令セットでは、1つの命令で一度にいくつもの機能を実行できるようになっている。そのような複雑な命令セットを持つコンピュータ (CISC) では、基本的な操作(加算、乗算、サブルーチンへの分岐など)に加えて、メモリアクセス、レジスタのインクリメントといった操作を同時に行う。ソフトウェア実装の命令セットではさらに複雑な命令も存在する。
RISCは、メモリの低価格化に伴って登場した考え方であり、命令セットを単純化することでコード密度は低下する。RISCでは、各命令はレジスタ同士の加算などといった単純な操作しか行わない。
MISC (Minimal Instruction Set Computer) はスタックマシンの一種であり、命令数は非常に少なく(16から64種)、1ワードに複数の命令を格納可能となっている。