中央處理器單元（CPU，Central Processor Unit）是計算機系統的核心。CPU 的功能主要為處理指令、執行操作、控制時間、處理數據。中央處理器主要包括邏輯運算器、控制器和寄存器等部件。同時，CPU 還包括高速緩沖存儲器（Cache）及實現它們之間聯系的數據、控制的總線。其中，邏輯運算器是多功能的運算單元，主要進行相關的邏輯運算，如執行移位操作和邏輯操作。除此之外，邏輯運算器還可以執行定點或浮點算術運算操作，以及地址運算和轉換等命令。控制器則是主要用來對指令進行分析并且能夠發出相應的控制信號。寄存器則是用來暫存指令、數據和地址信息。
現代 CPU 成為處理器（processor）芯片的核心組件之一，而不僅僅是唯一組件。在過去 50 多年間，芯片制程工藝在摩爾定律的指引下從數十微米演進至 5 納米，芯片的集成度不斷提升。現代的應用處理器芯片（AP，application processor）、微處理器（MPU，Microprocessor Unit）、微控制器（MCU、Microcontroller Unit）、片上系統（SoC，Systemon Chip）等數字邏輯運算芯片在 CPU 外圍集成了其他功能多樣的組件。這些超大規模集成電路的 CPU 模塊被稱為處理器內核（Core）。2020 年 10 月 14 日發布的蘋果 5nm 移動終端處理器芯片 A14 Bionic 集成了 118 億個晶體管，2020 年 10 月 22 日，華為發布的麒麟 9000 5G SoC 集成了超過 150 億個晶體管。
多核技術的出現，在芯片基板上集成多個 CPU 內核，進一步提升了現代處理器芯片的性能。多個內核集成為一個 CPU 集合（cluster）共享一級高速緩存。2012 年，ARM 又引入大小核技術（big.LITTLE technology）, 在 SoC 的 CPU 集合里同時集成了高性能的大核（Cortex-A7x）和低功耗小核（Cortex-A5x），在不同應用場景下切換，從而達到性能和待機時長兼顧。大小核的 CPU 集合在智能手機芯片中最為常見。
