この インストラクションセットアーキテクチャ（ISA） は基本的な 抽象化レベル であり、ソフトウェアとハードウェアの間の正式な契約でもある。高レベル言語であるCなどのように複雑さを隠す一方で、ISAは アーキテクチャ状態——プロセッサのレジスタとメモリの正確な構成を明らかにする。

1. アーキテクチャ状態

x86-64 CPUは、いくつかの主要な要素を通じてその状態を定義する：

• プログラムカウンタ（%rip）： 次の命令のアドレスを保持する。
• 整数レジスタファイル： 16個の汎用レジスタ（例： %rax、 %rbx）で64ビットの値を格納する。
• 条件コード： 制御フロー用のフラグ（ZF、SF、CF、OF）。
• ベクトルレジスタ： たとえば YMMレジスタ （256ビット）でSIMD操作に使用される。

2. メモリの抽象化

マシンコードはメモリを巨大な バイトアドレス可能な配列として見ている。x86-64は64ビットの仮想アドレスをサポートしているが、現在の実装では多くの場合48ビットのアドレス空間（$2^{48}$バイト）を使用している。データサイズは ワード （16ビット）、 ダブルワード （32ビット）、および クォードワード （64ビット）に分類する。

3. 遺伝と互換性

「ムーアの法則」によって駆動され ムーアの法則、インテルは 8086 から Core i7 Haswellまで進化してきた。ISAは 後方互換性を確保しており、旧来のマシンコードが現代のマルチコア、ハイパースレッド対応ハードウェア上で実行可能になる。