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컴퓨터 관련학과에서 필요한 내용만을 간추리고 적절하게 균형을 맞추어 소개한다. 따라서 이론이나 구현기술적인 심화 등 차후에 더 깊이 있는 공부를 하는 데 기초가 된다. 컴퓨터의 동작 원리를 처음 접하는 사람에게는 한쪽에 치우치기보다는 균형을 잡으면서도 필요한 핵심적인 내용을 빼놓지 않는 것이 중요하다.

컴퓨터 기술은 하루가 다르게 발전하고 있다. 컴퓨터 구조를 다루는 책도 이론적인 면을 강조하거나, 구현 기술적인 면에 치중하거나, 설계에 비중을 두는 책 등 다양하다. 그러나 컴퓨터의 동작 원리를 처음 접하는 사람에게는 한쪽에 치우치기보다는 균형을 잡으면서도 필요한 핵심적인 내용을 빼놓지 않는 것이 중요하다. 이 책에서는 컴퓨터 관련학과에서 꼭 필요하고 핵심적인 내용만을 간추리고 적절하게 균형을 맞추어 소개하고 있다. 따라서 이론이나 구현기술적인 심화 등 차후에 더 깊이 있는 공부를 하는 데 단단한 기초가 되어줄 것이다.

이 책의 특징은 다음과 같다.

- 간단한 프로세서의 구조를 통해서 컴퓨터의 동작 원리를 이해할 수 있게 했다. 처음 접하거나 원리를 이해하는 데는 아주 간단한 가상적인 모델이 가장 좋은 도구다.
- 현대의 첨단 컴퓨터 기술을 이해하기 위해서 실제로 많이 사용되는 대표적인 프로세서인 인텔 x86 프로세서와 ARM 프로세서의 경우를 소개해, 위의 간단한 가상적인 모델이 실제로 어떻게 확장되어 사용되고 있는지 알 수 있게 했다.
- 컴퓨터 제작자를 위한 논리회로나 설계적인 관점보다는 컴퓨터 시스템을 프로그래머의 관점에서 볼 수 있게 서술했다.
- 시스템 프로그래밍 과목을 접하지 않았던 사람도 1, 2, 3장의 내용을 통해서 어셈블리어와 기계의 관계에 대해서 충분히 이해할 수 있을 것이다.
- 고성능 컴퓨터의 핵심이 되는 메모리 계층 구조, 파이프라인, 멀티프로세서를 다뤘다.
- 컴퓨터 구조에서 큰 논쟁거리였던 RISC와 CISC의 쟁점과 사상, 그리고 컴퓨터 성능 향상에 끼친 영향을 알아본다.

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목차
제1장 컴퓨터 시스템 개요 = 1
 1.1 컴퓨터 아키텍처란 무엇인가? = 2
  (1) 컴퓨터 아키텍처 = 2
  (2) 컴퓨터 기본 구조 = 3
 1.2 컴퓨터 아키텍처의 발전 = 6
  (1) 컴퓨터의 발전 = 6
  (2) 컴퓨터 발전의 세대별 분류 = 7
  (3) 아키텍처의 발전 = 9
  (4) 컴퓨터 아키텍처 기술의 발전 = 11
 1.3 성능 측정 = 14
제2장 프로세서 구조 = 21
 2.1 프로세서의 기본 구조 = 22
  (1) 산술논리장치(ALU) = 23
  (2) 제어장치 = 24
  (3) 내부 버스 = 25
  (4) 레지스터 = 26
 2.2 명령어 실행 = 30
  (1) 명령어 인출 = 31
  (2) 명령어 해독 = 31
  (3) 명령어 실행 = 31
  (4) 결과 저장 = 31
 2.3 명령어 집합 = 32
  (1) 명령어 형식 = 33
  (2) 오퍼랜드 수에 따른 명령어 분류 = 35
  (3) 연산 종류 = 38
  (4) 주소지정 방식 = 39
 2.4 메모리와 동작 = 48
  (1) 주소 공간 = 49
  (2) 저장 순서 = 50
  (3) 메모리 동작 = 50
제3장 어셈블리어 프로그래밍 = 57
 3.1 간단한 컴퓨터 = 58
 3.2 명령어 니모닉 = 60
 3.3 어셈블러 지시어 = 62
 3.4 어셈블리와 프로그램 실행 = 63
  (1) 어셈블러 = 64
  (2) 데이터 구조 = 64
  (3) 링커와 로더 = 64
 3.5 ARM 어셈블리어 = 65
  (1) ARM 프로세서 = 65
  (2) ARM 어셈블리어의 특징 = 66
  (3) ARM 프로그래밍 모델 = 68
  (4) ARM 명령어 = 70
  (5) ARM 어셈블리 프로그램 = 73
  (6) ARM의 제어 이동 = 74
제4장 컴퓨터 산술
 4.1 수체계 = 84
  (1) 기수 변환 알고리즘 = 85
  (2) 보수 표현 = 88
  (3) 음의 정수 표현 = 89
 4.2 정수 산술 = 93
  (1) 2의 보수 산술 = 93
 4.3 부동소수점 산술 = 103
  (1) 부동소수점 표현 = 103
  (2) 부동소수점 산술 연산 = 104
  (3) IEEE 부동소수점 표준 = 106
  (4) 배정밀도 IEEE 포맷 = 107
제5장 프로세서 설계 = 111
 5.1 프로세서 기초 = 112
 5.2 레지스터 집합 = 114
  (1) 메모리 접근 레지스터 = 115
  (2) 명령어 인출 레지스터 = 115
  (3) 조건 레지스터 = 116
  (4) 특수 주소 레지스터 = 116
  (5) 80×86 레지스터 = 117
  (6) MIPS 레지스터 = 117
 5.3 데이터 경로 = 119
  (1) 단일버스 구조 = 120
  (2) 이중버스 구조 = 120
  (3) 삼중버스 구조 = 122
 5.4 프로세서 명령어 사이클 = 122
  (1) 명령어 인출 = 123
  (2) 간단한 산술 연산 실행 = 124
  (3) 인터럽트 처리 = 127
 5.5 제어장치 = 127
  (1) 고정배선 방식 구현 = 131
  (2) 마이크로프로그램 제어장치 = 133
제6장 메모리 시스템 Ⅰ = 143
 6.1 메모리 개념 = 144
  (1) 메모리 종류 = 145
  (2) 메모리 성능 = 146
  (3) 메모리 계층 구조 = 147
  (4) 메모리의 지역성 = 149
 6.2 주기억장치 = 150
  (1) 정적 메모리 = 152
  (2) 동적 메모리 = 157
 6.3 ROM(Read-Only Memory) = 160
제7장 메모리 시스템 Ⅱ = 165
 7.1 캐시 메모리 = 166
  (1) 시간 지역성의 효과 = 167
  (2) 공간 지역성 = 168
  (3) 시간 지역성과 공간 지역성의 혼합 효과 = 168
  (4) 캐시 매핑 함수 = 169
  (5) 캐시 메모리 구조 = 170
  (6) 교체 전략 = 180
  (7) 캐시 쓰기 전략 = 186
  (8) 실세계의 캐시 구조 분석 = 187
 7.2 가상 메모리 = 189
  (1) 직접 매핑 = 191
  (2) 연관 매핑 = 192
  (3) 집합연관 매핑 = 193
  (4) TLB = 15
  (5) 교체 알고리즘 = 196
  (6) 캐시 메모리를 갖는 가상 메모리 시스템 = 197
  (7) 세그먼테이션 = 198
  (8) 세그먼트 주소 변환 = 198
  (9) 페이징 세그먼테이션 = 199
제8장 입출력장치 = 203
 8.1 기본개념 = 204
  (1) 입출력 연결 = 205
  (2) 입출력장치 주소지정 = 206
 8.2 입출력 방법 = 208
  (1) 프로그램된 I／O = 209
  (2) 인터럽트 구동 I／O = 211
  (3) DMA = 217
 8.3 버스 = 220
  (1) 동기식 버스 = 221
  (2) 비동기식 버스 = 222
  (3) 버스 중재 = 223
 8.4 입출력 인터페이스 = 226
제9장 파이프라인 = 231
 9.1 파이프라이닝 = 232
  (1) 속도향상 = 234
  (2) 처리량 = 234
  (3) 효율 = 234
 9.2 명령어 파이프라인 = 235
  (1) 명령어 종속성 = 235
  (2) 데이터 종속성 = 236
  (3) NOP 사용 = 239
  (4) 무조건 분기 명령어 = 241
  (5) 조건 분기 명령어 = 243
  (6) 데이터 포워딩 = 245
 9.3 명령어 수준 병렬성 = 249
  (1) 슈퍼스칼라 구조 = 250
  (2) VLIW(Very Long Instruction Word) = 251
 9.4 산술 파이프라인 = 251
  (1) 고정소수점 산술 파이프라인 = 251
  (2) 부동소수점 산술 파이프라인 = 252
제10장 RISC = 255
 10.1 RISC와 CISC의 진화 = 256
 10.2 RISC 설계 원리 = 257
 10.3 중첩된 레지스터 윈도우 = 259
 10.4 RISC와 CISC = 260
 10.5 초기 RISC 기계 = 263
  (1) 버클리 RISC = 263
  (2) 스탠포드 MIPS = 265
 10.6 현대 RISC 기계 = 268
  (1) 컴팩 Alpha 21264 = 268
  (2) Alpha 21264 파이프라인 = 269
  (3) UltraSPARC Ⅲ = 272
제11장 멀티프로세서 = 277
 11.1 멀티프로세서 소개 = 278
 11.2 컴퓨터 구조의 분류 = 280
  (1) Flynn의 분류 = 281
  (2) Kuck의 분류 = 283
  (3) Hwang과 Briggs의 분류 = 284
 11.3 SIMD = 284
 11.4 MIMD = 286
  (1) 공유 메모리 구조 = 286
  (2) 메시지 전송 구조 = 290
 11.5 상호연결망 = 293
  (1) 동작 모드 = 293
  (2) 제어 전략 = 293
  (3) 스위칭 기법 = 293
  (4) 토폴로지 = 294
 11.6 분석과 성능 지표 = 295