CPU內部結構上主要由控制器、運算器組成,其中還包括高速緩衝存儲器及實現聯繫的數據、控制總線。控制器是指揮計算機的各個部件按照指令的功能要求協調工作的部件。運算器是計算機中執行各種算術和邏輯運算操作的部件,主要由算術邏輯部件、通用寄存器組和狀態寄存器組成。
CPU功能主要為處理指令、執行操作、控制時間、處理數據。在計算機體系結構中,CPU是對計算機的所有硬件資源進行控制調配、執行通用運算的核心硬件單元,計算機的運算和控制核心。計算機系統中所有軟件層的操作,最終都將通過指令集映射為CPU的操作。