本课程的知识结构是以程序的开发和运行过程为主线，将程序执行每个环节所涉及的软件和硬件关联起来，以此建立一个完整的计算机层次结构框架。这对于接触计算机的人员，通过本课程即可以将高级语言程序、汇编语言程序、机器代码及其执行串联起来的同时，也全面地了解了程序运行过程中所涉及到计算机系统的硬件结构，了解计算机系统的全貌和相关知识体系。
学习者可以建立高级可以语言程序、指令集体系结构、操作系统、编译器、链接器等之间的相互关联；理解指令在硬件上的执行过程和指令的底层硬件执行机制，增强在程序的调试、性能优化、移植和健壮性保证等方面的能力。有助于理解其他编程语言中更复杂的数据结构问题；有助于硬件方面学习时联想硬件和上层语言的交互场景，并理解底层设计的重点和动机。对于非计算机专业的人员，通过一门硬件类课程的学习，就可以了解计算机的程序运行过程中所涉及的硬件工作原理和软件运行机制。
