計算機體系結構國家重點實驗室于2011年10月13日經科技部批準建設（中國科學院計算技術研究所是建設承擔單位），于2013年5月22日通過驗收，主要從事計算機體系結構相關領域的應用基礎研究。實驗室主任：孫凝暉研究員（兼）；副主任：李曉維研究員（常務）、馮曉兵研究員；學術委員會主任：李國杰院士。現有研究員25人（其中：院士1人、國家杰出青年科學基金獲得者3人、國家優秀青年科學基金獲得者2人、國家百千萬人才工程入選者3人、“萬人計劃”3人、中科院“百人計劃”6人）；副研究員及高級工程師24人；在讀研究生254人；客座研究人員41人。

　　重點實驗室下設五個實驗室（先進計算機系統實驗室、處理器結構實驗室、編譯與編程實驗室、集成電路實驗室、控制計算實驗室）和六個研究組（并行算法研究組、處理器設計研究組、存儲體系結構研究組、操作系統研究組、量子計算研究小組、物端系統研究組）。

　　主要研究方向和近期研究內容：

　　1. 高端計算體系結構方向：研究超艾級高端計算機的體系結構；研究面向云計算和網絡計算的新型計算機體系結構；研究新型并行結構及數據中心中的互連技術；研究海云計算體系結構；研究面向計算機族群的體系結構。

　　2. 微體系結構方向：研究多核處理器的新型體系結構；研究XPU處理器體系結構；研究可重塑異構處理器芯片及體系結構。

　　3. 編譯和編程方向：研究面向大眾用戶的并行編程語言及環境；研究全生存周期的應用程序優化及并行程序分析方法、錯誤檢測和調試技術；針對非硅結構計算，探索這種新型計算形態下的計算邏輯、程序員的語義描述方法和編程模型；研究數據密集型應用的編程模型MPI-D。

　　4. VLSI與容錯計算方向：研究納米芯片、三維芯片設計測試與驗證技術；研究面向云計算、網絡計算等高通量計算的容錯計算模型和設計方法；研究硅基光導、射頻等新型片上互連技術。

　　5. 非傳統體系結構方向：研究量子計算機體系結構；研究光計算機體系結構；研究以神經元、DNA等為基礎的計算機體系結構；研究以憶阻器（Memristor）為核心器件的新型智能芯片體系結構。