معماری کامپیوتر، نقشه و ساختار درونی یک سیستم رایانه‌ای را تعریف می‌کند و مشخص می‌سازد که اجزای سخت‌افزار چگونه با هم ارتباط دارند، داده‌ها چگونه پردازش می‌شوند و چگونه به حافظه، پردازنده و ورودی/خروجی دسترسی پیدا می‌شود. این دانش اگرچه به‌ظاهر مربوط به لایه‌های پایین‌تر از برنامه‌نویسی است، اما تأثیر مستقیم و عمیقی بر کیفیت، عملکرد، بهینه‌سازی و درک کدهای برنامه‌نویسی دارد.
اولین و اساسی‌ترین نقش معماری کامپیوتر در برنامه‌نویسی، درک نحوه عملکرد پردازنده (CPU) است. برنامه‌نویس با دانستن اینکه هر دستور در سطح ماشین به یک یا چند چرخه پردازشی (cycle) نیاز دارد و اینکه پردازنده‌ها دارای حافظه کش، خطوط دستور و رجیسترها هستند، می‌تواند کدی بنویسد که با ساختار سخت‌افزار هماهنگ‌تر باشد. این موضوع در برنامه‌های سطح پایین مانند برنامه‌نویسی سیستم یا تعبیه‌شده، اهمیت حیاتی دارد، اما حتی در برنامه‌های سطح بالا نیز باعث بهینه‌سازی اجرای الگوریتم‌ها می‌شود.
معماری حافظه از دیگر بخش‌های کلیدی است. درک تفاوت بین RAM، کش، حافظه مجازی، و دیسک باعث می‌شود برنامه‌نویس هنگام نوشتن کد به مصرف حافظه، سرعت دسترسی به داده، و ساختارهای داده‌ای بهینه توجه کند. مثلاً در برنامه‌هایی که حجم بالای داده را پردازش می‌کنند (مانند یادگیری ماشین یا تحلیل داده)، آگاهی از locality (محلی بودن داده) و caching behavior باعث بهبود چشمگیر در کارایی خواهد شد.
مدیریت حافظه، که بخشی از معماری کامپیوتر و سیستم‌عامل است، در برنامه‌نویسی نیز بسیار مهم است. برنامه‌نویس با دانستن اینکه حافظه چگونه تخصیص و آزاد می‌شود، و مفاهیمی مانند heap و stack چگونه عمل می‌کنند، می‌تواند از بروز خطاهای رایجی مثل memory leak، segmentation fault یا stack overflow جلوگیری کند. در زبان‌هایی مانند C یا C++ این دانش ضروری است، اما در زبان‌های مدیریت‌شده مانند Python یا Java هم برای رفع مشکلات عملکرد و درک رفتار garbage collector اهمیت دارد.
درک معماری ورودی/خروجی (I/O) نیز تأثیر زیادی دارد. اگر برنامه‌نویس بداند که دسترسی به دیسک، شبکه یا دستگاه‌های خارجی نسبت به حافظه بسیار کندتر است، آنگاه هنگام طراحی الگوریتم‌های وابسته به I/O، مانند خواندن فایل‌های بزرگ یا ارتباط با پایگاه داده، از روش‌های بافر، پردازش موازی یا کش استفاده می‌کند تا عملکرد را بهینه سازد.
معماری چند‌هسته‌ای و موازی‌سازی نیز بخش مهمی از معماری مدرن کامپیوترهاست. برنامه‌نویس با درک چگونگی عملکرد threadها، coreها، و واحدهای پردازش موازی، می‌تواند از تکنیک‌هایی مانند چندنخی (multithreading)، پردازش موازی (parallel computing)، یا GPU programming بهره بگیرد تا پردازش‌های سنگین را تسریع کند. بدون درک معماری، استفاده از این امکانات ممکن است به خطاهای هم‌زمانی یا عملکرد پایین منجر شود.
در نهایت، برنامه‌نویسانی که در سطوح پایین‌تری از نرم‌افزار مانند سیستم‌عامل، درایور، یا نرم‌افزارهای زمان‌واقعی فعالیت دارند، باید معماری کامپیوتر را عمیق‌تر بشناسند. دانستن ساختار رجیسترها، واحد کنترل، مسیرهای داده، و نحوه اجرا شدن دستورالعمل‌ها در سطح ماشین، ابزارهای اصلی این دسته از توسعه‌دهندگان است.
بنابراین معماری کامپیوتر نه‌تنها زمینه‌ساز درک عمیق‌تر از رفتار برنامه‌هاست، بلکه عاملی کلیدی در نوشتن کدهای سریع‌تر، بهینه‌تر، ایمن‌تر و قابل‌اطمینان‌تر به‌شمار می‌رود. برنامه‌نویسی بدون این درک، مانند نوشتن شعر بدون دانستن زبان است؛ ممکن است کار کند، اما کامل نخواهد بود.