تنقسم وحدة وحدة المعالجة المركزية إلى ثلاثة أجزاء، وهي المنطق التجميعي للوظائف التي تنفذ العمليات على البتات، وعناصر الذاكرة (السجلات) التي تخزن البتات، وإشارة الساعة التي تتحكم في تحديث عناصر الذاكرة. المهمة الأساسية لوحدة المعالجة المركزية هي تنفيذ التعليمات، وبالنسبة للكمبيوتر، فهي في النهاية سلسلة من '0 s' و'1s'. يمكن تقسيم وحدة المعالجة المركزية منطقيًا إلى ثلاث وحدات: وحدة التحكم، ووحدة التشغيل، ووحدة التخزين، والتي ترتبط من خلال الناقل الداخلي لوحدة المعالجة المركزية.
وحدة المعالجة المركزية هي نوع من الدوائر المتكاملة واسعة النطاق التي تعد جوهر تشغيل الكمبيوتر والتحكم فيه. وتتمثل مهمتها في تفسير تعليمات الكمبيوتر ومعالجة البيانات في برامج الكمبيوتر. يشتمل معالج SMIC على مكونات منطقية حسابية، ومكونات تسجيل، ومكونات تحكم، وله وظائف مثل تعليمات المعالجة، وتنفيذ العمليات، والتحكم في الوقت، ومعالجة البيانات.
المكونات الرئيسية لوحدة وحدة المعالجة المركزية هي كما يلي:
1. وحدة التحكم
وحدة التحكم هي شريحة الأوامر والتحكم لوحدة المعالجة المركزية بأكملها. من المهم جدًا تنسيق التشغيل المنظم للكمبيوتر بأكمله من خلال سجل التعليمات IR، ومعرف وحدة فك ترميز التعليمات، ووحدة التحكم في التشغيل OC. يقوم باسترداد كل تعليمات من الذاكرة بشكل تسلسلي بناءً على برنامج المستخدم المبرمج مسبقًا، ويضعها في سجل التعليمات IR، ويحدد العملية التي سيتم تنفيذها من خلال فك تشفير التعليمات (التحليل). بعد ذلك، تقوم وحدة التحكم في التشغيل OC بإرسال إشارات التحكم في التشغيل الجزئي إلى المكونات المقابلة وفقًا للتوقيت المحدد. يتضمن منطق التحكم في OC مولد نبضات، ومصفوفة تحكم، ومولد نبضات على مدار الساعة، ودائرة إعادة ضبط، ودائرة إيقاف التشغيل.
2. وحدة التشغيل
هذا هو جوهر الخوارزمية. يمكنه إجراء العمليات الحسابية (بما في ذلك العمليات الأساسية مثل مضاعفات الجمع والطرح وعملياتها الإضافية) والعمليات المنطقية (بما في ذلك الإزاحات أو الاختبارات المنطقية أو المقارنات الثنائية). بالمقارنة مع وحدة التحكم، يتلقى المشغل التعليمات من وحدة التحكم ويتخذ الإجراء. أي أن جميع العمليات التي تقوم بها وحدة التشغيل تسترشد بإشارات التحكم التي ترسلها وحدة التحكم، فهي الجزء المنفذ.
3. وحدة التخزين
تشتمل وحدة التخزين الخاصة بوحدة المعالجة المركزية على ذاكرة التخزين المؤقت على شريحة وحدة المعالجة المركزية ومجموعة التسجيل، وهي أماكن تخزين مؤقتة للبيانات في وحدة المعالجة المركزية. يقوم بحفظ البيانات التي تنتظر المعالجة أو التي تمت معالجتها بالفعل. الوقت الذي تستغرقه وحدة المعالجة المركزية للوصول إلى السجلات أقصر من الوقت الذي تستغرقه الوصول إلى الذاكرة. باستخدام السجلات، يمكن تقليل عدد مرات وصول وحدة المعالجة المركزية إلى الذاكرة، وبالتالي تحسين سرعة عمل وحدة المعالجة المركزية. ومع ذلك، نظرًا للقيود المفروضة على منطقة الرقاقة والتكامل، فإن سعة مجموعة التسجيل ليست كبيرة. يمكن تقسيم مجموعات التسجيل إلى سجلات خاصة وسجلات عامة. تم إصلاح وظيفة السجلات المخصصة، ويتم تخزين البيانات المقابلة بشكل منفصل. تُستخدم السجلات العالمية على نطاق واسع ويمكن للمبرمجين ضبطها. يختلف عدد سجلات الأغراض العامة اعتمادًا على المعالج الدقيق.