Bir bilgisayarın beynidir. Aritmetiksel ve mantıksal işlemlerin hepsi burada gerçekleşir. Bütün birimler buradan yönetilir. Bütün üniteler bu birimden çıkacak sonuca göre hareket ederler. Günümüz işlemcilerinde saniyenin 1/1000(nanosaniye) süresinde milyarlarca işlem yapılmaktadır. Bir CPU şu kısımlardan meydana gelmiştir:

İç veri taşıtı : İşlevi, dış veri taşıtlarına benzer. CPU içerisindeki birimler arası veri taşımasını yapar. Ayrıca dış veri taşıtına da bağlıdır.

Bellek ve kaydediciler : Dataların işlenmeden önce veya işlendikten sonra kaydedildikleri kısımlardır.

Komut kod çözücüsü : Bu devre program komutlarını bir dizi elektrik sinyallerine dönüştürür.

Kontrol birimi : Bu birim, komut kod çözücüsünden gelen sinyalleri değerlendirerek CPU’nun hem iç hem dış çevre birimlerini (Bellek, Input/ Output birimleri gibi) yönlendirmede kullanacağı sinyalleri üretir. Çevre birimlerini, onlarla ilgili denetleyicileri kullanarak iletişim kurar. Denetleyiciler ise ilgili birimlerim çalıştırılmasını sağlar.

ALU (Aritmetik Mantık Birimi) : Aritmetik işlemlerin yapıldığı önemli bir birimdir. Mantık işleminden sonra datalar bir kaydediciye kaydedilir.

İşlemcilerin yazılım destekleri : İşlemciler yalnızca frekans hızlarına göre sınıflandırılamazlar. Barındırdıkları özel komutlar ve bu şekilde destekledikleri yazılımlar da işlemcilerin sınıflandırılmasında ve tercih edilmesinde önemli bir etkendir. Çok kullanılan yazılımların birkaçını açıklayalım:

MMX : Intel firmasının geliştirdiği komut sistemi olan MMX (Multi-Medya Extensions / Multi-Medya Uzantılar) 57 adet özel komut içermektedir. Bu komutlar programlar tarafından video ve 3D uygulamalarını hızlandırmak için kullanılırlar.

3D NOW : Üç boyutlu grafik işlemlerinin hızlandırılması amacıyla AMD firması tarafından geliştirilen özel komutları içermektedir. Böylece 3D NOW destekli program ve oyunlarda hızlanma sağlanabilir.

SSE : Intel tarafından pentium III işlemcileri için geliştirilmiştir. Tek komutla birçok veriyi aynı anda işlemeyi öngörmektedir. 70 adet yeni komutu barındırmaktadır ve SSE’yi destekleyen uygulamalarda çok ciddi performans artışına sebep olur.