Αναπόσπαστο μέρος κάθε υπολογιστή είναι η κεντρική μονάδα επεξεργασίας. Η εξέλιξη της ηλεκτρονικής είχε ως αποτέλεσμα οι σύγχρονοι επεξεργαστές να είναι εξαιρετικά πολύπλοκες συσκευές. Ωστόσο, καθένα από αυτά περιέχει μέρη που έχουν παρόμοιο λειτουργικό σκοπό.
Το βασικό συστατικό κάθε επεξεργαστή είναι ο πυρήνας. Περιέχει όλες τις λειτουργίες εκτέλεσης εντολών και επεξεργασίας δεδομένων που λαμβάνονται από τη μνήμη RAM. Ο πυρήνας του επεξεργαστή είναι το πιο περίπλοκο στοιχείο, αλλά η δομή του μπορεί να χωριστεί σε διάφορες ανεξάρτητες μονάδες, όπως συσκευές δειγματοληψίας και αποθήκευσης, πρόβλεψη κλάδου, αποκωδικοποίηση και μονάδες εκτέλεσης εντολών.
Τα στοιχεία του πυρήνα του επεξεργαστή, τα οποία είναι υπεύθυνα για τον πλήρη κύκλο των οδηγιών ανάκτησης και εκτέλεσης, συνδυάζονται σε αγωγούς για τη βελτίωση της συνολικής απόδοσης. Οι σύγχρονοι επεξεργαστές έχουν συνήθως πολλούς αγωγούς.
Οι περισσότερες από τις λειτουργίες δεδομένων στον επεξεργαστή εκτελούνται στην αριθμητική λογική μονάδα. Τα ίδια τα δεδομένα (αρχικά και τελικά) αποθηκεύονται στο μπλοκ μητρώου. Υπάρχουν καταχωρητές γενικής χρήσης που έχουν σχεδιαστεί κυρίως για αριθμητικές λειτουργίες, καταχωρητές τμημάτων που εμπλέκονται στην αντιμετώπιση, καθώς και ειδικοί καταχωρητές που επηρεάζουν τη λειτουργία του επεξεργαστή.
Ένας μαθηματικός συνεπεξεργαστής μπορεί να ξεχωρίσει ως ξεχωριστό μέρος του υπολογιστικού πυρήνα του επεξεργαστή. Αυτό είναι ένα στοιχείο ειδικά σχεδιασμένο για να επιταχύνει την επεξεργασία πραγματικών αριθμών. Ο συνεπεξεργαστής υπήρχε αρχικά ως ξεχωριστή μονάδα, αλλά σήμερα είναι πανταχού ενσωματωμένος στον πυρήνα.
Ένα σημαντικό στοιχείο των σύγχρονων επεξεργαστών είναι η μονάδα πρόβλεψης κλάδου. Σας επιτρέπει να αρχίσετε να αποκωδικοποιείτε μια ακολουθία εντολών σε έναν από τους αγωγούς ακόμη και πριν εκτελεστεί η εντολή άλματος στην άλλη. Η εισαγωγή αυτής της τεχνολογίας κατέστησε δυνατή την σημαντική αύξηση της απόδοσης.
Σχεδόν όλοι οι σύγχρονοι επεξεργαστές περιέχουν κάποια ποσότητα μνήμης cache. Η προσωρινή μνήμη χρησιμεύει για την ελαχιστοποίηση του αριθμού των κλήσεων στη μνήμη RAM, οι οποίες είναι εξαιρετικά αργές σε σύγκριση με την ταχύτητα επεξεργασίας μέσα στον επεξεργαστή. Συνήθως η προσωρινή μνήμη χωρίζεται σε διάφορα επίπεδα. Το πρώτο επίπεδο cache είναι το γρηγορότερο, αλλά και το μικρότερο σε μέγεθος. Βρίσκεται στον ίδιο κρύσταλλο με τον πυρήνα. Οι cache υψηλότερης βαθμίδας διατηρούν περισσότερα δεδομένα, αλλά είναι πιο αργές.
