現代計算機，大部分都是基於馮諾依曼體系結構，馮諾依曼體系結構有以下特點：
- 計算機處理的資料和指令一律用二進位制數表示；
- 指令和資料不加區別混合儲存在同一個儲存器中；
- 順序執行程式的每一條指令；
- 計算機硬體由運算器、控制器、儲存器、輸入裝置和輸出裝置五大部分組成。
從功能上看，一般CPU的內部結構可分為：控制單元、邏輯運算單元、儲存單元三大部分。
- 控制器由程式計數器、指令暫存器、指令譯碼器、時序產生器和操作控制器組成。它是計算機指揮系統，完成計算機的指揮工作。
- 運算器由算術邏輯單元（ALU）、累加暫存器、資料緩衝暫存器和狀態條件暫存器組成，它是資料加工處理部件，完成計算機的各種算術和邏輯運算。相對控制器而言，運算器接受控制器的命令而進行動作，即運算器所進行的全部操作都是由控制器發出的控制訊號來指揮的，所以它是執行部件。
- 儲存單元則主要由一些通用暫存器，CPU片內快取等組成，主要用來暫存資料和運算的中間結果
CPU工作可以分為5個階段：取指令、指令譯碼、執行指令、訪存取數和結果寫回
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