Una part integral de qualsevol ordinador és la unitat central de processament. L'evolució de l'electrònica ha provocat que els processadors moderns siguin dispositius extremadament complexos. Tanmateix, cadascun d’ells conté parts que tenen un propòsit funcional similar.
El component bàsic de qualsevol processador és el nucli. Conté totes les funcions d’execució d’ordres i processament de dades rebudes de la memòria RAM. El nucli del processador és el component més complex, però la seva estructura es pot dividir en diverses unitats independents, com ara dispositius de mostreig i emmagatzematge, predicció de branques, descodificació i unitats d’execució d’instruccions.
Els components del nucli del processador, responsables del cicle complet d’instruccions d’execució i recuperació, es combinen en canonades per millorar el rendiment general. Els processadors moderns solen tenir diverses canonades.
La majoria de les operacions de dades al processador es realitzen a la unitat lògica aritmètica. Les dades en si (inicials i finals) s’emmagatzemen al bloc de registre. Hi ha registres d'ús general dissenyats principalment per a operacions aritmètiques, registres de segments implicats en l'adreça, així com registres especials que afecten el funcionament del processador.
Un coprocessador matemàtic es pot distingir com una part independent del nucli informàtic del processador. Es tracta d’un component especialment dissenyat per accelerar el processament de nombres reals. El coprocessador existia originalment com un mòdul separat, però avui està integrat ubiquament al nucli.
Un component important dels processadors moderns és la unitat de predicció de branca. Permet començar a descodificar una seqüència d'ordres en una de les canonades fins i tot abans que s'executi l'ordre jump per l'altra. La introducció d’aquesta tecnologia ha permès augmentar significativament el rendiment.
Gairebé tots els processadors moderns contenen una certa quantitat de memòria cau. La memòria cau serveix per minimitzar el nombre de trucades a RAM, que són extremadament lentes en comparació amb la velocitat de processament a l'interior del processador. Normalment, la memòria cau es divideix en diversos nivells. La memòria cau de primer nivell és la més ràpida, però també la de mida més petita. Es troba al mateix cristall que el nucli. Les memòries cau de nivell superior contenen més dades, però són més lentes.
