本书从程序员的视角详细阐述计算机系统的本质概念，并展示这些概念如何实实在在地影响应用程序的正确性、性能和实用性。本书的最大优点是为程序员描述计算机系统的实现细节，帮助其在大脑中构造一个层次型的计算机系统，从最底层的数据在内存中的表示到流水线指令的构成，到虚拟存储器，到编译系统，到动态加载库，到最后的用户态应用。通过掌握程序是如何映射到系统上，以及程序是如何执行的，读者能够更好地理解程序的行为为什么是这样的，以及效率低下是如何造成的。

本书和第2版相比，本版内容上最大的变化是，从以IA32和x86-64为基础转变为完全以x86-64为基础。主要更新如下：基于x86-64，大量地重写代码，首次介绍对处理浮点数据的程序的机器级支持。处理器体系结构修改为支持64位字和操作的设计。引入更多的功能单元和更复杂的控制逻辑，使基于程序数据流表示的程序性能模型预测更加可靠。扩充关于用GOT和PLT创建与位置无关代码的讨论，描述了更加强大的链接技术（比如库打桩）。增加了对信号处理程序更细致的描述，包括异步信号安全的函数等。采用新函数，更新了与协议无关和线程安全的网络编程。有卡耐基梅隆大学(其计算机学院在美国名列前茅)镇校神课之称的CMU 15-213(校内最收欢迎的课程)的对应教材(同时也是国内外众多著名高校选用的教程。