CPU主要包括两个部分，即控制器、运算器，其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制的总线。电子计算机三大核心部件就是CPU、内部存储器、输入/输出设备。CPU的***主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。

注：指令集的软硬件层次之分：硬件指令集是硬件层次上由CPU自身提供的可执行的指令集合。软件指令集是指语言程序库所提供的指令，只要安装了该语言的程序库，指令就可以执行。

因为CPU有大量的缓存和复杂的逻辑控制单元，因此它非常擅长逻辑控制、串行的运算。相比较而言，GPU因为有大量的算术运算单元，因此可以同时执行大量的计算工作，它所擅长的是大规模的并发计算， 计算量大但是没有什么技术含量，而且要重复很多次。这样一说，我们利用GPU来提高程序运算速度的方法就显而易见了。使用CPU来做复杂的逻辑控制，用GPU来做简单但是量大的算术运算，就能够大大地提高程序的运行速度。

CPU控制技术的主要形式，时间控制。将时间定时应用于各种操作中，就是所谓的时间控制。在执行某一指令时，应当在规定的时间内完成，CPU的指令是从高速缓冲存储器或存储器中取出，之后再进行指令译码操作，主要是在指令寄存器中实施，在这个过程中，需要注意严格控制程序时间。

更优化的CPU架构是superscalar架构（超标量架构）。这种架构将取指、解了码、执行单元分开，有大量的执行单元，然后每个取指 解了码的部分都以并行的方式运行。比如有2个取指 解了码的并行工作线路，每个工作线路都将解了码后的指令放入一个缓存缓冲区等待执行单元去取出执行。

用户态的CPU，只允许执行指令集中的部分指令。一般而言，IO相关和把内存保护相关的所有执行在用户态下都是被禁止的，此外其它一些特权指令也是被禁止的，比如用户态下不能将PSW的模式设置控制位设置成内核态。

控制器之所以知道数据放哪里、做什么运算(比如是做加法还是逻辑运算?)都是由指令告诉控制器的，每个指令对应一个基本操作，比如加法运算对应一个指令。例如，将两个MDR寄存器(保存了来自内存的两个数据)中的值拷贝到ALU中，然后根据的操作指令执行加法运算，将运算结果拷贝会一个MDR寄存器中，后写入到内存。