本书是计算机领域本科教育教学改革试点工作计划（“101计划”）系列教材之一，以开发一个具有数十条指令规模且能够通过严格测试的功能型CPU为挑战性学习成果，培养学生掌握基于模型的CPU开发方法，进而具备分析、设计和开发计算机硬件系统的基本能力，为后续专业学习与职业发展奠定坚实基础。本书根据设计一台计算机的教学要求，将传统意义上的汇编语言和计算机组成两门课程的相关知识进行重构，重点讲授数据表示与运算方法、计算机指令与汇编语言、单周期CPU、多周期CPU、流水线CPU、存储层次、输入输出和MIPS微系统等内容。