在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中，CPU 是對(duì)計(jì)算機(jī)的所有硬件資源（如存儲(chǔ)器、輸入輸出單元） 進(jìn)行控制調(diào)配、執(zhí)行通用運(yùn)算的核心硬件單元。CPU 是計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和控制核心。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有軟件層的操作，終都將通過(guò)指令集映射為CPU的操作。

由于CPU訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存以得到指令或數(shù)據(jù)的時(shí)間要比執(zhí)行指令花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)很多，因此在CPU內(nèi)部提供了一些用來(lái)保存關(guān)鍵變量、臨時(shí)數(shù)據(jù)等信息的通用寄存器。所以，CPU需要提供 一些特定的指令，使得可以從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)存入寄存器以及可以將寄存器數(shù)據(jù)存入內(nèi)存。

CPU控制技術(shù)的主要形式，時(shí)間控制。將時(shí)間定時(shí)應(yīng)用于各種操作中，就是所謂的時(shí)間控制。在執(zhí)行某一指令時(shí)，應(yīng)當(dāng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，CPU的指令是從高速緩沖存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)器中取出，之后再進(jìn)行指令譯碼操作，主要是在指令寄存器中實(shí)施，在這個(gè)過(guò)程中，需要注意嚴(yán)格控制程序時(shí)間。

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

CPU控制技術(shù)的主要形式，插入控制。CPU 對(duì)于操作控制信號(hào)的產(chǎn)生，主要是通過(guò)指令的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)將指令發(fā)給相應(yīng)部件，達(dá)到控制這些部件的目的。實(shí)現(xiàn)一條指令功能，主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)中的部件執(zhí)行一序列的操作來(lái)完成。較多的小控制元件是構(gòu)建集中處理模式的關(guān)鍵，目的是為了更好的完成CPU數(shù)據(jù)處理操作。

除了嵌入式系統(tǒng)，多數(shù)CPU都有兩種工作模式：內(nèi)核態(tài)和用戶(hù)態(tài)。這兩種工作模式是由PSW寄存器上的一個(gè)二進(jìn)制位來(lái)控制的。內(nèi)核態(tài)的CPU，可以執(zhí)行指令集中的所有指令，并使用硬件的所有功能。

用戶(hù)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(lái)請(qǐng)求內(nèi)核幫忙完成對(duì)應(yīng)的操作。其實(shí)是在發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用后，CPU會(huì)執(zhí)行trap指令陷入(trap)到內(nèi)核。當(dāng)特權(quán)操作完成后，需要執(zhí)行一個(gè)指令讓CPU返回到用戶(hù)態(tài)。除了系統(tǒng)調(diào)用會(huì)陷入內(nèi)核，更多的是硬件會(huì)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。