O processador é constituído por dois componentes principais: a unidade de controlo e a unidade lógica aritmética (ALU). A unidade de controlo é responsável por obter instruções da memória, descodificá-las e executá-las, indicando à ULA as operações a realizar. A UAL é responsável pela execução de operações aritméticas e lógicas, como a adição, a subtracção e a comparação.
Para executar uma instrução, o processador começa por ir buscá-la à memória. A instrução é armazenada no registo de instruções, que é um registo especial dentro do processador. A instrução é então descodificada pela unidade de controlo, que determina a operação que deve ser executada. A unidade de controlo envia então sinais para a UAL para realizar a operação necessária. Uma vez concluída a operação, o resultado é armazenado na memória.
O processador também interage com outros componentes do computador, como a memória RAM. A memória RAM é utilizada para armazenar dados e instruções a que o processador necessita de aceder rapidamente. O processador interage com a memória RAM através de um controlador de memória, que gere o fluxo de dados entre o processador e a memória.
Para além da unidade de controlo e da ALU, os processadores modernos contêm também outros componentes, como a memória cache, que é utilizada para armazenar dados e instruções frequentemente acedidos, e um relógio, que sincroniza o funcionamento do processador.
Os processadores evoluíram significativamente ao longo dos anos. Os primeiros processadores eram lentos e só podiam executar instruções simples. No entanto, os avanços tecnológicos levaram ao desenvolvimento de processadores mais rápidos e mais potentes que podem executar instruções complexas e efectuar várias operações em paralelo.
O termo hardware refere-se aos componentes físicos de um computador, como o processador, a memória e o disco rígido. Por outro lado, o termo software refere-se a programas e dados que são armazenados no hardware de um computador. O processador é um componente de hardware essencial, responsável pela execução de instruções de software e pela realização de cálculos. Sem um processador, um computador não seria capaz de funcionar.
A ordem correcta do ciclo de execução de um processador pode ser geralmente resumida da seguinte forma: obter, descodificar, executar e escrever de volta. Este ciclo também é conhecido como o ciclo “buscar-decodificar-executar” e refere-se ao processo pelo qual a CPU recupera instruções da memória, decodifica-as para determinar qual operação precisa ser realizada, executa a operação e, em seguida, grava os resultados de volta na memória.
Num processador, um registo é uma pequena quantidade de memória que está incorporada na própria CPU e é utilizada para guardar dados que estão a ser trabalhados no momento. Os registos são utilizados para um acesso rápido aos dados, uma vez que é muito mais rápido aceder aos dados armazenados num registo do que aceder aos dados armazenados na memória principal. O número de registos num processador varia, mas a maioria dos processadores modernos tem várias dezenas de registos que são utilizados para vários fins.
As quatro etapas que as CPUs usam para executar instruções são buscar, decodificar, executar e gravar de volta.