Thema dieses Werkes ist der Aufbau moderner Mikroprozessoren und der darauf basierenden Rechnersysteme. Nach einem Überblick über gängige Prozessoren stellt es grundlegende Eigenschaften von Befehlssätzen dar und skizziert, wie die Leistung von Computern beurteilt werden kann. Fundiert abgehandelt werden Techniken wie Pipelining, Out-of-order-Execution und spekulative Befehlsausführung, Aufbau und Organisation des Hauptspeichers sowie Techniken zur Sprungvorhersage.
Mittels frei verfügbarem Simulator und Werkzeugen zur Visualisierung werden alle grundlegenden Konzepte veranschaulicht. Dazu wird insbesondere der von Donald E. Knuth (Stanford University) entwickelte Modell-Prozessor MMIX verwendet. Mit Hilfe dieser Werkzeuge kann der Leser eigene Experimente durchführen und so sein Wissen vertiefen. Alle Kapitel enthalten Übungsaufgaben mit Lösungen.