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。
CPU出现于大规模集成电路时代，处理器架构设计的迭代更新以及集成电路工艺的不断提升促使其不断发展完善。从初专用于数学计算到广泛应用于通用计算，从4位到8位、16位、32位处理器，后到64位处理器，从各厂商互不兼容到不同指令集架构规范的出现，CPU 自诞生以来一直在飞速发展。
为了改善性能，CPU已经不是单条取指--gt;解了码--gt;执行的路线，而是分别为这3个过程分别提供***的取值单元，解了码单元以及执行单元。这样就形成了流水线模式。
关于CPU的基本组成
1、CPU是用来运算的(加法运算 、乘法运算*、逻辑运算and not or等)，例如c=a b。
2、运算操作涉及到数据输入(input)、处理、数据输出(output)，a和b是输入数据，加法运算是处理，c是输出数据。
3、CPU需要使用一个叫做存储器(也就是各种寄存器)的东西保存输入和输出数据。
4、CPU还要将一些常用的基本运算工具(如加法器)放进CPU，这部分负责运算，称为算术逻辑单元(ALU)。
5、CPU中还有一个控制器(CU)，负责将存储器中的数据送到ALU中去做运算，并将运算后的结果存回到存储器中。控制器还包含了一些控制信号。
关于CPU上的高速缓存
1、高速的缓存是CPU的寄存器，它们和CPU的材料相同，靠近CPU或接近CPU，访问它们没有时延(lt;1ns)。但容量很小，小于1kb。
2、寄存器之下，是CPU的高速缓存。分为L1缓存、L2缓存、L3缓存，每层速度按数量级递减、容量也越来越大。
3、每核心都有一个自己的L1缓存。L1缓存分两种：L1指令缓存(L1-icache)和L1数据缓存(L1-dcache)。L1指令缓存用来存放已解了码指令，L1数据缓存用来放访问非常频繁的数据。
4、L2缓存用来存放近期使用过的内存数据。更严格地说，存放的是很可能将来会被CPU使用的数据。
5、多数多核CPU的各核都各自拥有一个L2缓存，但也有多核共享L2缓存的设计。无论如何，L1是各核私有的(但对某核内的多线程是共享的)。
