Secondo l’architettura di Von Neumann, la Central Processing Unit è una macchina sequenziale che estrae le istruzioni del programma dalla memoria (RAM) e le interpreta per mezzo della CU (Control Unit), la quale dirige gli altri componenti, che a loro volta le eseguono.
È formata da varie unità funzionali:
- elementi combinatori: ALU,
- elementi di stato: registri interni (sensibili al fronte di salita del clock),
- cache interna,
- CU (unità di controllo) (Instruction decoder) che coordina l’esecuzione essendo la sorgente di tutte le linee di selezione, le quali attivano le unità funzionali,
- PC (Program Counter) che contiene l’indirizzo dell’istruzione in esecuzione,
- adder a 32 bit (in input e in output) per calcolare il PC, sia nel caso di un incremento (+4 byte → +1 istruzione) che nel caso di un salto relativo,
- bus di comunicazione tra registri, ALU e periferiche.
La velocità di clock della CPU viene misurata in Megahertz (1 milione di cicli al secondo) o Gigahertz (1 miliardo di cicli al secondo).
N.B.: La frequenza di clock (in Hertz) è il reciproco del tempo di clock.