Thema dieses Werkes ist der Aufbau moderner Mikroprozessoren und der darauf basierenden Rechnersysteme. Im Anschluss an einen Überblick über gängige Prozessoren werden grundlegende Eigenschaften von Befehlssätzen dargestellt, und es wird skizziert, wie die Leistung von Computern beurteilt werden kann. Den Schwerpunkt bildet die Behandlung von Techniken wie Pipelining, einschließlich Out-of-order-Execution und spekulativer Befehlsausführung. Des weiteren geht der Autor ausführlich auf den Aufbau und die Organisation des Hauptspeichers sowie Techniken zur Sprungvorhersage ein.

Mittels eines frei verfügbaren Simulators und Werkzeugen zur Visualisierung werden alle grundlegenden Konzepte veranschaulicht. Zu diesem Zweck 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.