本书根据教育部提出的“基础学科拔尖学生培养试验计划(珠峰计划)”和“卓越工程师培养计划”编写而成。它将以往的“微型计算机技术及应用”“计算机组成原理”“计算机系统结构”“并行处理”和“精简指令集计算机（RISC）”等课程，从计算机系统硬件设计的角度出发，沿着单机指令串行执行→重叠→流水线、线性流水线→非线性流水线、指令的有序执行→乱序执行、单机→多核→多机系统、冯·诺依曼体系→非冯·诺依曼体系的脉络，有机地结合在一起，科学地、系统地、定量地揭示当代计算机的本质特征，运用到当前计算机系统设计问题中去。
全书共10章，包括计算机设计史简介、数学语言与计算机部件间的映像关系、运算方法采用与运算器设计、指令集结构设计、存储器系统设计、控制器设计、流水线控制技术、输入/输出系统设计、多处理机、其他设计思想简介。
本书可作为高等学校计算机科学与技术专业本科生的教材，也可作为教师的教学参考书。
