หน่วยประมวลผลกลาง เปรียบได้กับสมองของคอมพิวเตอร์ เป็นส่วนที่สำคัญที่สุด ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางการประมวลผลและควบคุมระบบต่างๆ ของคอมพิวเตอร์ ให้ทุกหน่วยทำงานสอดคล้องสัมพันธ์กัน

หลายท่านคงสงสัยว่า ไมโครโพรเซสเซอร์ (Microprocessor), ชิป (Chip), โพรเซสเซอร์ (Processor) เหมือนหรือต่างจาก CPU หรือไม่ อย่างไร? คำตอบก็คือเหมือนกัน จะเรียกชื่ออะไรก็ได้ เนื่องจากส่วนประกอบภายในเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนจำนวนมาก มีทรานซิสเตอร์ประกอบกันเป็นวงจรหลายล้านตัว แต่ละชิ้นมีความกว้าง 0.35 ไมครอน (ขณะที่เส้นผมคนเรามีเส้นผ่าศูนย์กลาง 100 ไมครอน ผ่านกรรมวิธีการผลิตที่สะอาดยิ่งกว่าความสะอาดในโรงพยาบาลเสียอีก

แต่เดิมส่วนต่างๆ ของหน่วยประมวลผลกลาง จะแยกส่วนกันเป็นชิ้นๆ ต่อมาเทด ฮอฟฟ์ (Ted Hoff) นักออกแบบวงจรคอมพิวเตอร์จากบริษัท Intel ได้จัดให้ส่วนต่างๆ รวมกันภายใน Chip แผ่นเดียว เรียกว่า "ไมโครโพรเซสเซอร์ - Microprocessor" และด้วยเทคโนโลยีไมโครโพรเซสเซอร์นี่เอง ที่ทำให้พัฒนาการของเครื่องคอมพิวเตอร์ตระกูลไมโครคอมพิวเตอร์ ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว

หน่วยประมวลผลกลาง ประกอบด้วยหน่วยย่อย ดังนี้
1. หน่วยควบคุม (Control Unit)
2. หน่วยคำนวณและตรรกะ (Arithmetic and Logic Unit ; ALU)
3. หน่วยความจำหลัก (Main Memory Unit)

การสื่อสารระหว่างหน่วยต่างๆ ใน CPU จะใช้สายสัญญาณที่เรียกว่า Bus Line หรือ Data Bus

• หน่วยควบคุม (Control Unit)
  หน่วยควบคุมทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของหน่วยทุกๆ หน่วย ใน CPU และอุปกรณ์อื่นที่ต่อพ่วง เปรียบเสมือนสมองที่ควบคุมการทำงานส่วนประกอบต่าง ๆ ของร่างกายมนุษย์ เช่น แปลคำสั่งที่ป้อน ควบคุมให้หน่วยรับข้อมูลรับข้อมูลเข้ามาเพื่อทำการประมวลผล ตัดสินใจว่าจะให้เก็บข้อมูลไว้ที่ไหน ถูกต้องหรือไม่ ควบคุมให้ ALU ทำการคำนวณข้อมูลที่รับเข้ามา ตลอดจนควบคุมการแสดงผลลัพธ์ เป็นต้น
  • รับชุดคำสั่งจาก RAM แล้วทำการอ่านและแปลชุดคำสั่ง
  • ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ภายในระบบ โดยเฉพาะส่วนประกอบของ Processor
  • ควบคุมการไหลของโปรแกรมและข้อมูลเข้าสู่ RAM และออกจาก RAM และควบคุมการไหลของสารสนเทศ (Processed data) เข้าสู่ RAM ตาม Address ที่ว่างก่อนนำไปแสดงผล
• หน่วยคำนวณและตรรกะ (ALU; Arithmetic and Logic Unit)
  หน่วยคำนวณและตรรกะ ทำหน้าที่คำนวณทางคณิตศาสตร์ (Arithmetic operations) และการคำนวณทางตรรกศาสตร์ (Logical operations) โดยปฏิบัติการเกี่ยวกับการคำนวณได้แก่ การบวก (Addition) ลบ (Subtraction) คูณ (Multiplication) หาร (Division) สำหรับการคำนวณทางตรรกศาสตร์ ประกอบด้วย การเปรียบเทียบค่าจริง หรือเท็จ โดยอาศัยตัวปฏิบัติการพื้นฐาน 3 ค่าคือ
  • เงื่อนไขเท่ากับ (=, Equal to condition)
  • เงื่อนไขน้อยกว่า (<, Less than condition)
  • เงื่อนไขมากกว่า (>, Greater than condition)

    สำหรับตัวปฏิบัติการทางตรรกะ สามารถนำมาผสมกันได้ทั้งหมด 6 รูปแบบ คือ

  • เงื่อนไขเท่ากับ (=, Equal to condition)
  • เงื่อนไขน้อยกว่า (<, Less than condition)
  • เงื่อนไขมากกว่า (>, Greater than condition)
  • เงื่อนไขน้อยกว่าหรือเท่ากับ (<=, Less than or equal condition)
  • เงื่อนไขมากกว่าหรือเท่ากับ (>=, Greater than or equal condition)
  • เงื่อนไขน้อยกว่าหรือมากกว่า (< >, Less than or greater than condition) ซึ่งเป็นเงื่อนไขที่มีค่าคือ "ไม่เท่ากับ (not equal to)" นั่นเอง

  • หน่วยความจำหลัก (Main Memory Unit)
    หน่วยความจำหลัก ซึ่งมีชื่อเรียกหลายชื่อ ได้แก่ Main Memory Unit, Primary Storage Unit, Internal Storage Unit เป็นหน่วยที่ใช้เก็บข้อมูล และคำสั่งเพื่อใช้ในการประมวลผล และเก็บข้อมูลตลอดจนคำสั่งชั่วคราวเท่านั้น ข้อมูลและคำสั่งจะถูกส่งมาจากหน่วยควบคุม สามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ
    • หน่วยความจำสำหรับเก็บคำสั่ง (Program Memory)
    • หน่วยความจำสำหรับเก็บข้อมูลและคำสั่ง (Data & Programming Memory)