本书共分为12章。第1章介绍数字计算机的设计思路，制作一个按键计算器。第2章在第1章的基础上，改造按键计算器，实现能够按照编好的程序自动计算，并介绍对应的处理器内部架构概念。第3章介绍电子计算机的发展史，包括芯片制造等内容。第4章介绍流水线相关知识，包括流水线、分支预测、乱序执行、超标量等内容。第5章介绍计算机程序架构，理解单个、多个程序如何在处理器上编译、链接并最终运行的过程。第6章介绍缓存以及多处理器并行执行系统的体系结构，包括互联架构、缓存一致性架构的原理和实现。第7章介绍计算机I/O基本原理，包括PCIE、USB、SAS三大I/O体系。第8章介绍计算机是如何处理声音和图像的，包括3D渲染和图形加速原理架构和实现。第9章介绍大规模并行计算、超级计算机原理和架构，以及可编程逻辑器件（如FPGA等）的原理和架构。第10章介绍现代计算机操作系统基本原理和架构，包括内存管理、任务调度、中断管理、时间管理等架构原理。第11章介绍现代计算机形态和生态体系，包括计算、网络、存储方面的实际计算机产品和生态。第12章介绍机器学习和人工智能底层原理和架构实现。