CPU是計算機的控制中心，主要由運算器、控制器、寄存器組和內部總線等部件組成。
控制器由程序計數器、指令寄存器、指令譯碼器、時序產生器和操作控制器組成，它是發佈命令的“決策機構”，即完成協調和指揮整個計算機系統的操作。
它的主要功能有：從內存中取出一條指令.並指出下一條指令在內存中的位置；對指令進行譯碼或測試，併產生相應的操作控制信號，以便啓動規定的動作；指揮並控制CPU、內存和輸入輸出設備之間數據的流動。
程序計數器(PC)是專用寄存器，具有寄存信息和計數兩種功能，又稱爲指令計數器，在程序開始執行前，將程序的起始地址送入PC，該地址在程序加載到內存時確定，因此PC的初始內容即是程序第一條指令的地址。執行指令時，CPU將自動修改PC的內容，以便使其保持的總是將要執行的下一條指令的地址。由於大多數指令都是按順序執行的，因此修改的過程通常只是簡單地對PC加1。當遇到轉移指令時，後繼指令的地址根據當前指令的地址加上一個向前或向後轉移的位移量得到，或者根據轉移指令給出的直接轉移的地址得到。
CPU主要包括控制器、運算器、Cache。Cache是CPU緩存，是位於CPU與內存之間的臨時存儲器，它的容量比內存小得多，但是交換速度卻比內存要快得多。
CPU包括運算邏輯部件、寄存器部件和控制部件，因此存放微程序的控制存儲器在CPU中。
1、縮短程序執行時間的方法？
CPU的時鐘頻率也就是CPU主頻。一般說來，一個時鐘週期內完成的指令數是固定的，所以主頻越高，CPU的速度就越快。
CPU週期也稱爲機器週期，一個機器週期包含若干個時鐘週期，也常稱爲節拍電位。
數據在功能部件之間傳送的路徑稱爲數據通路，數據通路的功能是實現CPU內部的運算器和寄存器以及寄存器之間的數據交換。優化數據通路結構，可以有效提高計算機系統的吞吐量，從而加快程序的執行。
計算機程序需先轉化爲機器指令序列才能最終得到執行，通過對程序進行編譯優化可以得到更優的指令序列，從而使程序的執行時間縮短
2、cpu控制方式
CPU內部的操作常採用同步控制方式，而CPU與內存和I/O接口設備的操作採用異步控制方式。
常考點
（1）流水CPU
流水CPU是一種非常經濟而實用的時間並行技術，是在執行過程中，多條指令的不同階段並行處理，減少之間的等待環節，提高CPU的效率。
流水CPU中存在影響流水線暢通的主要相關有資源相關、數據相關、控制相關。
流水線中的相關問題是指在一段程序的相鄰指令之間存在某種信賴關係，這種關係影響指令的執行。
流水CPU是由一系列叫做“段”的處理線路組成的。一個m段流水線穩定時的CPU的吞吐能力，與Ⅲ個並行部件的CPU的吞吐能力相比吞吐能力一樣。
時間重疊是在並行性概念中引入時間因素，讓多個處理過程在時間上相互錯開，輪流重疊地使用同一套硬件設備的各個部分，以加快硬件週轉。流水處理機是利用時間重疊概念實現並行處理的。
（2）RISC（ReducedInstructionSetComputer）（(精簡指令集計算機）
RISC設計應遵循的設計原則有：指令條數應少、尋址方式儘可能少、設計儘可能多的通用寄存器。
RISC(精簡指令系統計算機)的基本思想是：通過減少指令總數和簡化指令功能，降低硬件設計的複雜度，使指令能單週期執行，並通過優化編譯提高指令的執行速度，採用硬佈線控制邏輯優化編譯程序。RISC在20世紀70年代末開始興起，使機器的指令系統進一步精煉而簡單。
RISC(精簡指令系統計算機)有如下一些特點：(1)是一個有限的簡單指令集；(2)CPU有多個通用寄存器；(3)強調指令流水線的優化。注意，RISC機器一定是流水CPU，但流水CPU不一定是RISC機器。
RISC是單獨羅列的指令系統，並不是從CISC中抽取部分的。RISC增加指令的條數，核心是用多條複雜的指令執行某一個功能。RISC有乘除法指令和浮點運算指令。
（3）CISC(複雜指令系統計算機)
CISC(複雜指令系統計算機)的基本思想是：進一步增強原有指令的功能，用更爲複雜的新指令取代原先由軟件子程序完成的功能，實現軟件功能的硬件化，導致機器的指令系統越來越龐大而複雜。CISC一般所含的指令數目至少300條以上，有的甚至超過500條。
4、CPU的運算速度的計量單位
計算機的運行速度主要取決於CPU和內存的性能，常用每秒鐘執行百萬條指令MIPS(MillionInstructionsPerSecond)來衡量。
5、CPU內部的操作常採用同步控制方式，而CPU與內存和I/O接口設備的操作採用異步控制方式。
6、CPU響應中斷時，暫停運行當前程序，自動轉移到中斷服務程序。