本课程作为计算机科学技术专业和电子工程专业的入门课程，采取自底向上的教学模式，从介绍计算机系统的底层基础知识开始，逐步上升到操作系统和高级语言程序的接口层，将软件和硬件联系起来，阐述从问题描述到算出结果的十个层次的转换过程：从问题到算法的转换、从算法到高级语言程序的转换、从高级语言程序到（用指令集结构描述的）机器语言程序的转换、从指令集结构到微结构的转换、从微结构到逻辑电路的转换、从逻辑电路到晶体管器件、从器件到物理的转换。

本课程从MOS晶体管开始，依次介绍逻辑门、锁存器、各种组合和时序逻辑结构、有限状态自动机的设计；然后围绕一个简单的计算机设计实例（LC-3），依次介绍冯·诺伊曼计算机系统结构模型、指令系统设计、汇编语言程序设计和微结构设计，为初学者建立起对计算机系统的完整认识。在此基础上，介绍汇编语言程序设计、物理设备的输入和输出机制、操作系统的陷入机制和子程序调用和返回机制、以及栈和数据转换的原理和机制。