طراحي و اجرا

مفهوم اساسي يك سي پي يو به صورت زير است: در طراحي يك سي پي يو يك ليست از عمليات بنام مجموعهٔ دستوري به صورت ذاتي وجود دارد كه سي پي يو آن‌ها را انجام مي‌دهد. چنين عملياتي ممكن است شامل جمع كردن يا تفريق كردن دو عدد، مقايسهٔ اعداد يا پرش به بخشي ديگر از يك برنامه باشد. هركدام از اين عمليات پايه‌اي توسط توالي خاصي از بيت‌ها نمايش داده مي‌شود كه اين توالي براي چنين عمليات خاصي اپكد نام دارد. فرستادن يك اپكد خاص به يك سي پي يو باعث مي‌شود تا سي پي يو عملي را كه توسط اپكد مذكور نمايش داده مي‌شود انجام دهد. براي اجراي يك دستور در يك برنامهٔ كامپيوتري، سي پي يو از اپكد دستور مذكور و نيز نشانوندهاي آن (براي مثال، در مورد يك عمل جمع، دو عددي كه قرار است با هم جمع شوند) استفاده مي‌كند. عمل رياضي واقعي براي هر دستور توسط يك زيرواحد از سي پي يو به نام واحد محاسبه و منطق (ALU)انجام مي‌گيرد. يك سي پي يو علاوه بر اينكه از ALU خودش براي انجام اعمال استفاده مي‌كند، اعمال ديگري نظير: خواندن دستور بعدي از حافظه، خواندن اطلاعات مشخص شده به صورت نشانوند از حافظه و نوشتن يافته‌هاي حاصل در حافظه را نيز به عهده دارد. در بسياري از طراحي‌هاي سي پي يو، يك مجموعهٔ دستوري مشخصا بين اعمالي كه اطلاعات را از حافظه بارگيري مي‌كنند و اعمال رياضي افتراق مي‌دهد. در اين مورد اطلاعات بارگيري شده از حافظه در رجيستري ذخيره مي‌شود و يك عمل رياضياتي هيچ گونه نشانوندي نمي‌گيرد بلكه بسادگي عمل محاسباتي مذكور را روي اطلاعات موجود در رجيستريها انجام داده و آن را در يك رجيستر جديد مي‌نويسد.