本书为“基于系统能力培养的计算机专业课程建设研究”项目规划教材，根据北京航空航天大学对计算机专业系统能力培养十二年改革成果编写而成。本课程的教学目标为：开发一个具有数十条指令规模且通过严格测试的功能型CPU。本书根据设计一台计算机的教学要求，重新梳理了课程体系，涉及传统意义上的数字逻辑、汇编语言和计算机组成3门课程的相关知识，包括计算机概述、数据表示与运算方法、计算机指令、单周期CPU、多周期CPU、流水线设计、存储层次、输入输出和MIPS微系统。本书通过CPU开发案例，引导读者学会“形式建模综合方法”、体会系统设计的思想精要。本书可作为本科计算机类专业计算机组成课程教材，也可供有关技术人员参考。