CPU är egentligen en komplex kretskort som innehåller flera processorer och komponenter som tillsammans utgör datorns processor, därför namnet Central Processing Unit. Processorer placeras på ett moderkort där alla trådar sammanbinder datorns hårdvara. Vi kan illustrera denna föreställning som följande:
De finna linjer representerar trådarna som sammanbinder datorkomponenter, dessa trådar brukar kallas systembuss eller bara buss. Denna förenklat skiss visar hur processor sammanbinds med RAM minnet och andra komponenter. Minnet utformas olika därmed olika minnestyper, men huvudminnet kallas primära minnet och det innehåller allt processorn behöver för att utföra sitt arbete. Det innebär att processorn och det primära minnet kommunicerar varandra konstant. Processor behöver instruktioner för att bearbeta data, de finns på RAM minnet. Se bilden nedan:
När en processor kör ett program behöver instruktioner och data, dessa hämtas från RAM-minnet. Först behöver processor läsa av adresser som identifierar minnesceller där instruktioner och data finns. När instruktioner eller data har hämtats kan processor exekvera instruktioner som load, add, store, compare, jump if, output, input, mm. Skissen nedan illustrerar hur processor använder eget minnet (register) och RAM-minnet:
Enheten som tar emot instruktioner från minnet kallas för kontrollenhet och har för uppgift att hämta data och instruktioner, avkoda dem och samordna exekvering av instruktioner med ett antal kommando. Kontrollenheten arbetar nära till en ALU-enhet som utför alla beräkningar processorn behöver under sitt arbete. Kommandonas resultat lagras i olika register för vidare processhantering och när processorn avslutar en arbetsprocess lagrar alla resultat på RAM minnet. Se bilden nedan:
Att hämta samma instruktion eller data gång på gång från RAM minne till CPU tar tid. Denna tid kan förkortas om processor utrustas med en snabbare minne, cacheminnet. Detta minne placeras inne i processorkretsen och där lagras de instruktioner och data som används mest. Cacheminne finns i olika nivåer (levels) L1, L2 och L3. Bilden nedan illustrerar en tvåkärnig processor arkitektur där varje kärna har ett eget L1 cacheminne och processor själv har ett L2 cacheminne.
