تتكون وحدة المعالجة المركزية (CPU) من عدة مكونات رئيسية، تعمل معًا لتنفيذ التعليمات البرمجية. وهذه المكونات تشمل :

*

وحدة التحكم (Control Unit - CU):

مسؤولة عن استخراج التعليمات من الذاكرة، وفك تشفيرها، وتحديد التسلسل الصحيح لتنفيذها، وإرسال الإشارات اللازمة لوحدات المعالجة الأخرى. هي بمثابة "مدير المشروع" الذي يوجه العمليات.

*

وحدة الحساب والمنطق (Arithmetic Logic Unit - ALU):

تقوم بالعمليات الحسابية (مثل الجمع والطرح والضرب والقسمة) والمنطقية (مثل AND وOR وNOT) على البيانات. هي بمثابة "الحاسبة" التي تقوم بالعمليات الحسابية والمنطقية.

*

السجلات (Registers):

مواقع تخزين صغيرة وسريعة جدًا داخل وحدة المعالجة المركزية. تستخدم لتخزين البيانات والتعليمات المؤقتة التي يتم الوصول إليها بسرعة كبيرة خلال عملية المعالجة. تشبه الذاكرة المؤقتة عالية السرعة.

*

ذاكرة التخزين المؤقت (Cache):

ذاكرة صغيرة وسريعة للغاية تستخدم لتخزين البيانات والتعليمات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر. تعمل كوسيط بين وحدة المعالجة المركزية والذاكرة الرئيسية (RAM) لتسريع الوصول للبيانات. توجد مستويات متعددة من ذاكرة التخزين المؤقت (L1, L2, L3) تختلف في حجمها وسرعتها.

*

وحدة إدارة الذاكرة (Memory Management Unit - MMU):

مسؤولة عن ترجمة عناوين الذاكرة الافتراضية إلى عناوين الذاكرة الفيزيائية، بالإضافة إلى إدارة الذاكرة وتقسيمها بين العمليات المختلفة. (ليست موجودة في جميع المعالجات)

*

وحدة الفاصلة العائمة (Floating-Point Unit - FPU):

معالج متخصص في إجراء العمليات الحسابية على الأعداد الفاصلة العائمة (الأعداد العشرية). تعمل على تسريع العمليات الرياضية المعقدة مثل الحسابات العلمية والرسوميات. (ليست موجودة في جميع المعالجات)

*

وحدة معالجة الرسوميات (GPU) في بعض المعالجات المتكاملة:

رغم أنها عادة وحدة منفصلة، إلا أنها في بعض المعالجات المتكاملة تكون جزءًا من وحدة المعالجة المركزية. وتتخصص في معالجة الرسوميات.

كل هذه المكونات تتفاعل مع بعضها البعض من خلال شبكة من الحافلات (Buses) لنقل البيانات والتعليمات بينها وبين بقية مكونات الحاسوب.