CPU架構是CPU廠商給屬於同一系列的CPU產品定的一個規範，主要目的是為了區分不同類型CPU的重要標示。目前市面上的CPU分類主要分有兩大陣營，一個是intel、AMD為首的複雜指令集CPU，另一個是以ARM為首的精簡指令集CPU。兩個不同品牌的CPU，其產品的架構也不相同，例如，Intel、AMD的CPU是X86架構的，ARM公司是ARM架構。
CPU
中央處理單元(CPU)主要由運算器、控制器、寄存器三部分組成，從字面意思看運算器就是起著運算的作用，控制器就是負責發出CPU每條指令所需要的信息，寄存器就是保存運算或者指令的一些臨時文件，這樣可以保證更高的速度。
從CPU發明到現在，有非常多種架構，從我們熟悉的X86、ARM，到不太熟悉的MIPS、IA64，它們之間的差距都非常大。但是如果從最基本的邏輯角度來分類的話，它們可以被分為兩大類，即所謂的「複雜指令集」與「精簡指令集」系統，也就是經常看到的「CISC」與「RISC」
從CPU發明到現在，有非常多種架構，從我們熟悉的X86、ARM，到不太熟悉的MIPS、IA64，它們之間的差距都非常大。但是如果從最基本的邏輯角度來分類的話，它們可以被分為兩大類，即所謂的「複雜指令集」與「精簡指令集」系統，也就是經常看到的「CISC」與「RISC」
ARM架構
ARM架構，過去稱作進階精簡指令集機器（英語：Advanced RISC Machine，更早稱作艾康精簡指令集機器，Acorn RISC Machine），是一個精簡指令集（RISC）處理器架構家族，其廣泛地使用在許多嵌入式系統設計。由於節能的特點，其在其他領域上也有很多作為。ARM處理器非常適用於行動通訊領域，符合其主要設計目標為低成本、高效能、低耗電的特性。另一方面，超級電腦消耗大量電能，ARM同樣被視作更高效的選擇。安謀控股（ARM Holdings）開發此架構並授權其他公司使用，以供他們實現ARM的某一個架構，開發自主的系統單晶片和系統模組（system-on-module，SoC）。
ARM架構版本從ARMv3到ARMv7支援32位元空間和32位元算數運算，大部分架構的指令為定長32位元（Thumb指令集支援變長的指令集，提供對32位元和16位元指令集的支援），而2011年發布的ARMv8-A架構添加了對64位元空間和64位元算術運算的支援，同時也更新了32位元定長指令集。
至2009年為止，ARM架構處理器佔市面上所有32位元嵌入式RISC處理器90%的比例[5]，使它成為占全世界最多數的32位元架構之一。ARM處理器可以在很多消費性電子產品上看到，從可攜式裝置（PDA、行動電話、多媒體播放器、掌上型電玩和計算機）到電腦週邊設備（硬碟、桌上型路由器），甚至在飛彈的彈載電腦等軍用設施中都有他的存在。在此還有一些基於ARM設計的衍伸產品，重要產品還包括Marvell的XScale架構和德州儀器的OMAP系列。
從1995年開始，《ARM體系結構參考手冊》是ARM文件的主要來源，提供了關於ARM處理器架構和指令集，區分介面，所有的ARM處理器的支援（如指令語意）的實現細節可能會有所不同。該體系結構隨著時間的演變，並與Cortex系列的核心開始，存在三個「組態」的定義如下：
"應用"組態: Cortex-A 系列
"嵌入式"組態: Cortex-R 系列
"微處理器"組態: ARM Cortex-M 系列。
每個組態允許有其子集的架構。例如，用於ARMv6-M組態（所使用的Cortex M0 / M0+/ M1）的一個子集ARMv7-M架構（支援較少的指令）。
ARM公司本身並不靠自有的設計來製造或販售CPU，而是將處理器架構授權給有興趣的廠家。ARM提供了多樣的授權條款，包括售價與散播性等項目。對於授權方來說，ARM提供了ARM核心的整合硬體敘述，包含完整的軟體開發工具（編譯器、debugger、SDK），以及針對內含ARM CPU矽晶片的銷售權。對於無晶圓廠的授權方來說，其希望能將ARM核心整合到他們自行研發的晶片設計中，通常就僅針對取得一份生產就緒的智財核心技術（IP Core）認證。對這些客戶來說，ARM會釋出所選的ARM核心的閘極電路圖，連同抽象類比模型和測試程式，以協助設計整合和驗證。需求更多的客戶，包括整合元件製造商（IDM）和晶圓廠家，就選擇可合成的RTL（暫存器傳輸級，如Verilog）形式來取得處理器的智財權（IP）。藉著可整合的RTL，客戶就有能力能進行架構上的最佳化與加強。這個方式能讓設計者完成額外的設計目標（如高震盪頻率、低能量耗損、指令集延伸等）而不會受限於無法更動的電路圖。雖然ARM並不授予授權方再次販售ARM架構本身，但授權方可以任意地販售製品（如晶片元件、評估板、完整系統等）。商用晶圓廠是特殊例子，因為他們不僅授予能販售包含ARM核心的矽晶成品，對其它客戶來講，他們通常也保留重製ARM核心的權利。
就像大多數IP販售方，ARM依照使用價值來決定IP的售價。在架構上而言，更低效能的ARM核心比更高效能的核心擁有較低的授權費。以矽晶片實作而言，一顆可整合的核心要比一顆硬體巨集（黑箱）核心要來得貴。更複雜的價位元問題來講，持有ARM授權的商用晶圓廠（例如韓國三星和日本富士通）可以提供更低的授權價格給他們的晶圓廠客戶。透過晶圓廠自有的設計技術，客戶可以更低或是免費的ARM預付授權費來取得ARM核心。相較於不具備自有設計技術的專門半導體晶圓廠（如台積電和聯電），富士通／三星對每片晶圓多收取了兩至三倍的費用。對中少量的應用而言，具備設計部門的晶圓廠提供較低的整體價格（透過授權費用的補助）。對於量產而言，由於長期的成本縮減可藉由更低的晶圓價格，減少ARM的NRE成本，使得專門的晶圓廠也成了一個更好的選擇。
ARM架構版本從ARMv3到ARMv7支援32位元空間和32位元算數運算，大部分架構的指令為定長32位元（Thumb指令集支援變長的指令集，提供對32位元和16位元指令集的支援），而2011年發布的ARMv8-A架構添加了對64位元空間和64位元算術運算的支援，同時也更新了32位元定長指令集。
至2009年為止，ARM架構處理器佔市面上所有32位元嵌入式RISC處理器90%的比例[5]，使它成為占全世界最多數的32位元架構之一。ARM處理器可以在很多消費性電子產品上看到，從可攜式裝置（PDA、行動電話、多媒體播放器、掌上型電玩和計算機）到電腦週邊設備（硬碟、桌上型路由器），甚至在飛彈的彈載電腦等軍用設施中都有他的存在。在此還有一些基於ARM設計的衍伸產品，重要產品還包括Marvell的XScale架構和德州儀器的OMAP系列。
從1995年開始，《ARM體系結構參考手冊》是ARM文件的主要來源，提供了關於ARM處理器架構和指令集，區分介面，所有的ARM處理器的支援（如指令語意）的實現細節可能會有所不同。該體系結構隨著時間的演變，並與Cortex系列的核心開始，存在三個「組態」的定義如下：
"應用"組態: Cortex-A 系列
"嵌入式"組態: Cortex-R 系列
"微處理器"組態: ARM Cortex-M 系列。
每個組態允許有其子集的架構。例如，用於ARMv6-M組態（所使用的Cortex M0 / M0+/ M1）的一個子集ARMv7-M架構（支援較少的指令）。
ARM公司本身並不靠自有的設計來製造或販售CPU，而是將處理器架構授權給有興趣的廠家。ARM提供了多樣的授權條款，包括售價與散播性等項目。對於授權方來說，ARM提供了ARM核心的整合硬體敘述，包含完整的軟體開發工具（編譯器、debugger、SDK），以及針對內含ARM CPU矽晶片的銷售權。對於無晶圓廠的授權方來說，其希望能將ARM核心整合到他們自行研發的晶片設計中，通常就僅針對取得一份生產就緒的智財核心技術（IP Core）認證。對這些客戶來說，ARM會釋出所選的ARM核心的閘極電路圖，連同抽象類比模型和測試程式，以協助設計整合和驗證。需求更多的客戶，包括整合元件製造商（IDM）和晶圓廠家，就選擇可合成的RTL（暫存器傳輸級，如Verilog）形式來取得處理器的智財權（IP）。藉著可整合的RTL，客戶就有能力能進行架構上的最佳化與加強。這個方式能讓設計者完成額外的設計目標（如高震盪頻率、低能量耗損、指令集延伸等）而不會受限於無法更動的電路圖。雖然ARM並不授予授權方再次販售ARM架構本身，但授權方可以任意地販售製品（如晶片元件、評估板、完整系統等）。商用晶圓廠是特殊例子，因為他們不僅授予能販售包含ARM核心的矽晶成品，對其它客戶來講，他們通常也保留重製ARM核心的權利。
就像大多數IP販售方，ARM依照使用價值來決定IP的售價。在架構上而言，更低效能的ARM核心比更高效能的核心擁有較低的授權費。以矽晶片實作而言，一顆可整合的核心要比一顆硬體巨集（黑箱）核心要來得貴。更複雜的價位元問題來講，持有ARM授權的商用晶圓廠（例如韓國三星和日本富士通）可以提供更低的授權價格給他們的晶圓廠客戶。透過晶圓廠自有的設計技術，客戶可以更低或是免費的ARM預付授權費來取得ARM核心。相較於不具備自有設計技術的專門半導體晶圓廠（如台積電和聯電），富士通／三星對每片晶圓多收取了兩至三倍的費用。對中少量的應用而言，具備設計部門的晶圓廠提供較低的整體價格（透過授權費用的補助）。對於量產而言，由於長期的成本縮減可藉由更低的晶圓價格，減少ARM的NRE成本，使得專門的晶圓廠也成了一個更好的選擇。
x86架構
x86泛指一系列基於Intel 8086且向下相容的中央處理器指令集架構。最早的8086處理器於1978年由Intel推出，為16位元微處理器。
直到1985年32位元的80386的開發，這個架構都維持是16位元。接著一系列的處理器表示了32位元架構的細微改進，推出了數種的擴充，直到2003年AMD對於這個架構發展了64位元的擴充，並命名為AMD64。後來英特爾也推出了與之相容的處理器，並命名為Intel 64。兩者一般被統稱為x86-64或x64，開創了x86的64位元時代。
該系列較早期的處理器名稱是以數字來表示80x86。由於以「86」作為結尾，包括Intel 8086、80186、80286、80386以及80486，因此其架構被稱為「x86」。由於數字並不能作為註冊商標，因此Intel及其競爭者均在新一代處理器使用可註冊的名稱，如Pentium，來描述x86架構下的處理器產品。現時英特爾將其稱為IA-32，全名為「Intel Architecture, 32-bit」，一般情形下指代32位元的架構。
x86架構是重要地可變指令長度的CISC（複雜指令集電腦，Complex Instruction Set Computer）。字組（word, 4位元組）長度的記憶體存取允許不對齊記憶體位址，字組是以低位位元組在前的順序儲存在記憶體中。向後相容性及Intel量產製程經常領先業界一直都是在x86架構的發展背後一股驅動力量（設計的需要決定了這項因素而常常導致批評，尤其是來自對手處理器的擁護者和理論界，他們對於一個被廣泛認為是落後設計的架構的持續成功感到不解）。但在較新的微架構中，x86處理器會把x86指令轉換為更像RISC的微指令再予執行，從而獲得可與RISC比擬的超純量效能，而仍然保持向前相容。x86架構的處理器一共有四種執行模式，分別是真實模式，保護模式，系統管理模式以及虛擬V86模式。
直到1985年32位元的80386的開發，這個架構都維持是16位元。接著一系列的處理器表示了32位元架構的細微改進，推出了數種的擴充，直到2003年AMD對於這個架構發展了64位元的擴充，並命名為AMD64。後來英特爾也推出了與之相容的處理器，並命名為Intel 64。兩者一般被統稱為x86-64或x64，開創了x86的64位元時代。
該系列較早期的處理器名稱是以數字來表示80x86。由於以「86」作為結尾，包括Intel 8086、80186、80286、80386以及80486，因此其架構被稱為「x86」。由於數字並不能作為註冊商標，因此Intel及其競爭者均在新一代處理器使用可註冊的名稱，如Pentium，來描述x86架構下的處理器產品。現時英特爾將其稱為IA-32，全名為「Intel Architecture, 32-bit」，一般情形下指代32位元的架構。
x86架構是重要地可變指令長度的CISC（複雜指令集電腦，Complex Instruction Set Computer）。字組（word, 4位元組）長度的記憶體存取允許不對齊記憶體位址，字組是以低位位元組在前的順序儲存在記憶體中。向後相容性及Intel量產製程經常領先業界一直都是在x86架構的發展背後一股驅動力量（設計的需要決定了這項因素而常常導致批評，尤其是來自對手處理器的擁護者和理論界，他們對於一個被廣泛認為是落後設計的架構的持續成功感到不解）。但在較新的微架構中，x86處理器會把x86指令轉換為更像RISC的微指令再予執行，從而獲得可與RISC比擬的超純量效能，而仍然保持向前相容。x86架構的處理器一共有四種執行模式，分別是真實模式，保護模式，系統管理模式以及虛擬V86模式。
CISC vs RISC
處理器的指令集可簡單分為2種，CISC（complex instruction set computer）以及RISC（reduced instruction set computer）。一開始的處理器都是CISC架構，隨著時間演進，有越來越多的指令集加入。由於當時編譯器的技術並不純熟，程式都會直接以機器碼或是組合語言寫成，為了減少程式設計師的設計時間，逐漸開發出單一指令，複雜操作的程式碼，設計師只需寫下簡單的指令，再交由CPU去執行。但是後來有人發現，整個指令集中，只有約20％的指令常常會被使用到，約佔整個程式的80％；剩餘80％的指令，只佔整個程式的20％。於是1979年美國加州大學柏克萊分校的David Patterson教授提出了RISC的想法，主張硬體應該專心加速常用的指令，較為複雜的指令則利用常用的指令去組合。
RISC的優點列舉如下：
指令長度固定，方便CPU解碼，簡化解碼器設計。
盡量在CPU的暫存器（最快的記憶體元件）裡操作，避免額外的讀取與載入時間。
由於指令長度固定，更能受益於執行線路管線化（pipeline）後所帶來的效能提升。
處理器簡化，電晶體數量少，易於提升運作時脈。比起同時脈的CISC處理器，耗電量較低。
RISC的缺點列舉如下：
複雜指令需要由許多的小指令去完成，程式變得比較大，記憶體也占用比較多，這在硬碟昂貴，常常使用磁帶儲存的時代來說，是個大缺點。
程式變長，代表著讀取工作變得繁重，需要更多的時間將指令從記憶體載入至處理器內。
這裡也提供一個小小的概念，CISC是在RISC出現之後才出現的相對名詞，並不是從一開始就有CISC、RISC這2種處理器架構。
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