当我们谈论不同的计算机拥有不同的指令系统时，其根源确实深植于核心硬件，尤其是集成电路（Integrated Circuit, IC）的设计与实现。这并非一个简单的关联，而是一个从物理层到逻辑层的决定性因果链条。简单来说，指令系统的差异主要取决于所采用的中央处理器（CPU）中集成电路的硬件架构设计。
1. 指令系统：硬件与软件的契约
指令系统（Instruction Set Architecture, ISA）是计算机硬件与软件之间的一道关键接口。它定义了CPU能够识别和执行的所有基本操作指令的集合（如加法、跳转、数据移动），以及这些指令的格式、编码方式、操作数的寻址模式等。常见的ISA家族包括x86（Intel/AMD）、ARM（移动及嵌入式设备）、RISC-V（开源架构）、MIPS等。
2. 集成电路：指令系统的物理载体
集成电路，特别是CPU芯片，是ISA的物理实现载体。ISA的差异和特性，最终是通过芯片上晶体管（Transistor）的布局、连接方式以及微架构（Microarchitecture）设计来固化实现的。
关键影响因素：
- 微架构设计：即使属于同一ISA家族（如ARM），不同厂商或不同世代的CPU，其内部实现电路（微架构）也大相径庭。例如，苹果基于ARM指令集自研的M系列芯片与高通骁龙芯片，其内部集成电路设计（如流水线深度、缓存结构、执行单元数量）截然不同，导致性能与能效差异巨大。这体现了集成电路设计对指令执行效率的决定性作用。
- 工艺制程与晶体管：集成电路的制造工艺（如7nm、5nm）决定了单位面积上能集成的晶体管数量。更先进的制程允许设计更复杂、更高效的执行单元和更庞大的缓存，从而能够支持更复杂或更高效的指令集扩展（例如，在硬件层面集成AI加速指令）。
- 硬件固化逻辑：指令的解码和执行，依赖于芯片上特定的逻辑电路。例如，CISC（复杂指令集计算机，如x86）的指令长度可变、功能复杂，其解码电路就比RISC（精简指令集计算机，如ARM）的定长、简单指令的解码电路要复杂得多。这种电路逻辑的差异直接源自ISA的设计哲学，并被永久刻蚀在集成电路之中。
- 专用集成电路（ASIC）与扩展：为了特定目标（如高性能计算、图形处理、密码学），设计者会在CPU集成电路中直接集成专用硬件单元，并为之定义新的指令。例如，Intel的AVX-512指令集需要芯片内有相应的向量处理单元电路支持。没有对应的硬件电路，相应的指令就无法执行。
3. 结论：从设计源头锁定差异
因此，计算机指令系统的不同，并非一个随机的软件选择，而是在CPU芯片的集成电路设计阶段就被锁定的硬件特征。
- 设计选择：芯片设计公司（如Intel、ARM、苹果）首先确定或采用一种ISA作为蓝图。
- 物理实现：工程师团队根据该ISA，进行晶体管级的微架构设计和电路布局，将抽象的指令映射为具体的电子信号通路。
- 固化与制造：该设计通过光刻等工艺被制造为物理芯片。自此，这台计算机所能理解的“语言”（指令系统）便由这片集成电路的物理结构所唯一确定。
简言之，集成电路是计算机的“大脑”，而指令系统则是这个大脑的“思维模式”和“本能反应”。思维模式的不同，源于大脑物理结构和连接方式的根本差异。 这就是为什么为x86平台编译的程序无法直接在ARM电脑上运行——因为底层的“大脑硬件”（集成电路）根本不认识对方的“语言”（指令系统）。
