CPU主要包括兩個部分，即控制器、運算器，其中還包括高速緩沖存儲器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制的總線。電子計算機三大核心部件就是CPU、內(nèi)部存儲器、輸入/輸出設(shè)備。CPU的功效主要為處理指令、執(zhí)行操作、控制時間、處理數(shù)據(jù)。

注：指令集的軟硬件層次之分：硬件指令集是硬件層次上由CPU自身提供的可執(zhí)行的指令集合。軟件指令集是指語言程序庫所提供的指令，只要安裝了該語言的程序庫，指令就可以執(zhí)行。

CPU控制技術(shù)的主要形式，時間控制。將時間定時應(yīng)用于各種操作中，就是所謂的時間控制。在執(zhí)行某一指令時，應(yīng)當在規(guī)定的時間內(nèi)完成，CPU的指令是從高速緩沖存儲器或存儲器中取出，之后再進行指令譯碼操作，主要是在指令寄存器中實施，在這個過程中，需要注意嚴格控制程序時間。

更優(yōu)化的CPU架構(gòu)是superscalar架構(gòu)（超標量架構(gòu)）。這種架構(gòu)將取指、解了碼、執(zhí)行單元分開，有大量的執(zhí)行單元，然后每個取指 解了碼的部分都以并行的方式運行。比如有2個取指 解了碼的并行工作線路，每個工作線路都將解了碼后的指令放入一個緩存緩沖區(qū)等待執(zhí)行單元去取出執(zhí)行。

用戶態(tài)CPU想要執(zhí)行特權(quán)操作，需要發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用來請求內(nèi)核幫忙完成對應(yīng)的操作。其實是在發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用后，CPU會執(zhí)行trap指令陷入(trap)到內(nèi)核。當特權(quán)操作完成后，需要執(zhí)行一個指令讓CPU返回到用戶態(tài)。除了系統(tǒng)調(diào)用會陷入內(nèi)核，更多的是硬件會引起trap行為陷入內(nèi)核，使得CPU控制權(quán)可以回到操作系統(tǒng)，以便操作系統(tǒng)去決定如何處理硬件異常。