中央处理单元（CPU），简称处理器，是解释或执行存储在主存中指令的引擎。处理器的核心是一个大小为一个字的存储设备，称为程序计数器（PC），在任何时刻，PC都指向主存中的某条机器语言指令。
从系统通电开始，知道系统断电，处理器一直在不断地执行程序计数器指向的指令，再更新程序计数器，使其指向下一条指令。处理器看上去是按照一个非常简单的指令执行模型来操作，这个模型是由指令集架构决定的。在这个模型中，指令按照严格的顺序执行，而执行一条指令包含执行一系列步骤。处理器从程序计数器指向的内存处读取指令，解释指令中的位，执行该指令指示的简单操作，然后更新PC，使其指向下一条指令。这样的简单操作并不多，它们围绕着主存、寄存器文件和逻辑单元进行。寄存器文件是一个小的存储设备，由一些单个字长的寄存器组成，每个寄存器都有唯一的名字。ALU计算新的数据和地址值。下面是一些简单操作的例子。CPU在指令要求下可能会执行这些操作。
- 加载：从主存赋值一个字节或者一个字到寄存器，以覆盖寄存器原来的内容。
- 存储：从寄存器赋值一个字节或者一个字到主存的某个位置，以覆盖这个位置上原来的内容。
- 操作：把两个寄存器的内容赋值到ALU，ALU对这两个字做算术运算，并将结果存放到一个寄存器中，以覆盖该寄存器中原来的内容。
- 跳转：从指令本身中抽取一个字，并将这个自赋值到程序计数器中，以覆盖PC中原来的值。
