CPU modülü üç bölüme ayrılmıştır: bitler üzerinde işlem gerçekleştiren fonksiyonların kombinasyonel mantığı, bitleri saklayan bellek elemanları (kayıtlar) ve bellek elemanlarının güncellenmesini kontrol eden saat sinyali. CPU'nun temel görevi talimatları yürütmektir ve bir bilgisayar için bunlar sonuçta bir dizi '0' ve '1'den oluşur. CPU mantıksal olarak üç modüle ayrılabilir: CPU'nun dahili veriyolu aracılığıyla bağlanan kontrol ünitesi, operasyon ünitesi ve depolama ünitesi.
CPU, bilgisayar işletiminin ve kontrolünün temelini oluşturan bir tür büyük ölçekli entegre devredir. İşlevi, bilgisayar talimatlarını yorumlamak ve verileri bilgisayar yazılımında işlemektir. SMIC işlemcisi aritmetik mantık bileşenlerini, kayıt bileşenlerini ve kontrol bileşenlerini içerir ve talimatları işlemek, işlemleri yürütmek, zamanı kontrol etmek ve verileri işlemek gibi işlevlere sahiptir.
CPU modülünün ana bileşenleri aşağıdaki gibidir:
1. Kontrol ünitesi
Kontrol ünitesi tüm CPU'nun komuta ve kontrol çipidir. Tüm bilgisayarın düzenli çalışmasını talimat yazmacı IR, talimat kod çözücü kimliği ve işlem kontrolörü OC aracılığıyla koordine etmek çok önemlidir. Kullanıcının önceden programlanmış programına dayalı olarak her talimatı bellekten sırayla alır, onu talimat yazmacı IR'ye yerleştirir ve talimat kod çözme (analiz) yoluyla yürütülecek işlemi belirler. Daha sonra çalışma kontrolörü OC, belirlenen zamanlamaya göre ilgili bileşenlere mikro çalışma kontrol sinyallerini gönderir. OC'nin kontrol mantığı, bir vuruş darbe üreteci, bir kontrol matrisi, bir saat darbesi üreteci, bir sıfırlama devresi ve bir başlatma durdurma devresinden oluşur.
2. Çalıştırma ünitesi
Algoritmanın temelidir. Aritmetik işlemleri (toplama ve çıkarma çarpanları ve bunların ek işlemleri dahil) ve mantıksal işlemleri (kaydırmalar, mantıksal testler veya ikili karşılaştırmalar dahil) gerçekleştirebilir. Kontrol ünitesi ile karşılaştırıldığında operatör, kontrol ünitesinden talimat alır ve aksiyon alır. Yani işletim biriminin gerçekleştirdiği tüm işlemler, kontrol biriminin gönderdiği kontrol sinyalleri tarafından yönlendirilir, yani yürütücü kısımdır.
3. Depolama ünitesi
CPU modülünün depolama birimi, CPU'daki veriler için geçici depolama yerleri olan CPU on-chip önbelleğini ve kayıt grubunu içerir. İşlenmeyi bekleyen veya daha önce işlenmiş olan verileri kaydeder. CPU'nun kayıtlara erişmesi için gereken süre, belleğe erişmesi için gereken süreden daha kısadır. Kayıtlar kullanılarak, CPU'nun belleğe erişim sayısı azaltılabilir, böylece CPU'nun çalışma hızı arttırılabilir. Ancak çip alanı ve entegrasyondaki sınırlamalar nedeniyle kayıt grubunun kapasitesi büyük değildir. Kayıt grupları özel kayıtlar ve genel kayıtlar olarak ikiye ayrılabilir. Özel kayıtların işlevi sabittir ve karşılık gelen veriler ayrı olarak saklanır. Evrensel kayıtlar yaygın olarak kullanılır ve programcılar tarafından ayarlanabilir. Genel amaçlı kayıtların sayısı mikroişlemciye bağlı olarak değişir.