ISA(Instruction Set Architecture)는 컴퓨터와 프로그래밍 언어 간의 인터페이스를 정의하는 집합으로, 컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어 간의 상호작용을 가능하게 하는 지침의 집합이다. ISA는 프로세서가 이해하고 실행할 수 있는 명령어의 형식, 동작, 그리고 해당 명령어들이 직접적으로 다룰 수 있는 데이터 타입과 주소 지정 방식을 포함한다.

ISA는 여러 가지 요소로 구성되며, 주로 다음과 같은 기능을 포함한다. 첫째, 기본 명령어 집합을 정의하여 프로세서가 수행해야 할 수학적 계산, 데이터 이동, 제어 흐름 등 다양한 작업을 명시한다. 둘째, 레지스터의 종류와 그 사용 방법을 규정하여 연산 중 데이터의 저장 및 처리 방식을 정한다. 셋째, 메모리 접근 방식, 즉 명령어가 데이터를 메모리에서 어떻게 읽고 쓸지를 규정한다. 넷째, 데이터 타입과 크기를 지정하여 연산할 수 있는 데이터의 형식과 용량을 정의한다.

ISA는 복잡한 프로세서 아키텍처를 저수준에서 제어할 수 있도록 하며, 이러한 아키텍처는 소프트웨어 개발자들이 특정 플랫폼에서 실행할 수 있는 프로그램을 작성할 때 중요한 기준이 된다. 대표적인 ISA의 예로는 x86, ARM, MIPS, PowerPC 등이 있으며, 이러한 ISA는 각각의 특징과 용도를 가진다.

ISA는 일반적으로 두 가지 주요 유형으로 나뉜다. 하나는 CISC(Complex Instruction Set Computing)로, 복잡한 명령어를 지원하여 다양한 연산을 한 번의 명령어로 수행할 수 있게 한다. 다른 하나는 RISC(Reduced Instruction Set Computing)로, 단순한 명령어 집합을 사용해 빠른 명령어 실행을 목표로 한다. 이러한 ISA의 유형은 프로세서 설계 및 성능에 큰 영향을 미친다.

따라서 ISA는 컴퓨터 시스템의 성능, 효율성, 및 프로그램의 취약성에 깊은 영향을 미치는 핵심 요소로, 하드웨어와 소프트웨어 간의 원활한 상호작용을 제공하는 중요한 역할을 한다.