CPU，即中央处理器是计算机的运算和控制核心，其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU 主要由控制器、运算器、存储器和连接总线构成。其中，控制器和运算器组成 CPU 的内核，内核从存储器中提取数据，根据控制器中的指令集将数据解码，通过运算器中的微架构（电路）进行运算得到结果，以某种格式将执行结果写入存储器。因此，内核的基础就是指令集（指令集架构）和微架构。指令集是所有指令的集合，它规定了 CPU 可执行的所有操作，微架构是完成这些指令操作的电路设计。相同的指令集可以有不同的微架构，如 Intel 和 AMD 都是基于 X86指令集但微架构不同。
CPU 按指令集的架构区分，分为 CISC（ Complex Instruction SetComputing ， 复 杂 指 令集 ）型 和 RISC（ Reduced Instruction SetComputing，精简指令集）型两类。CISC 的设计者希望通过直接在硬件中构建复杂的指令从而使编程更方便、程序运行速度更快，其架构中每个指令可执行若干低端操作，诸如从存储器读取、存储、和计算操作，全部集于单一指令之中；与之相反，RISC 架构中只包含使用频率高的少量简单指令，并提供一些必要的指令以支持操作系统和高级语言。
国产芯片种类繁多，基于 ARM 架构授权的芯片厂商最有可能形成自主可控指令集。由于指令集的复杂性和重要性，自主研发一套全新的指令集难度较大且效益不高。国产 CPU厂家大多选择购买国外授权，以实现不同程度的自主可控。目前，国产 CPU架构大体可以分为三类：第一类，是以龙芯为代表的 MIPS 指令集架构和以申威为代表的 Alpha 架构，申威已基本实现完全自主可控（申威 64 已经完全形成了自己的架构），龙芯部分关键技术需付专利费。第二类，是以飞腾和华为鲲鹏为代表基于 ARM 指令集授权的国产芯片。ARM 主要有三种授权等级：使用层级授权、内核层级授权和架构/指令集层级授权，其中指令集层级授权等级最高，企业可以对ARM 指令集进行改造以实现自行设计处理器，如苹果在 ARM v7-A 架构基础上开发出苹果 Swift 架构，其他如高通 Krait、Marvell 等都是基于 ARM指令集或微架构进行的改造。因此，已经获得 ARM V8 永久授权的海思、飞腾等厂家凭借自身的研发能力，亦有可能发展出一套自己的指令集架构。第三类，是以海光、兆芯为代表的获得 x86 的授权（仅内核层级的授权），未来扩充指令集形成自主可控指令集难度较大。因此，可以看出，在自主可控程度上申威、龙芯>飞腾、鲲鹏>海光、兆芯，但未来鲲鹏和飞腾如果基于 ARM V8 发展出自己的指令集，则创新可信程度将显著提升。同时在未来 ARM V9 V10 等新架构拿不到授权的情况下，依然可以维持先进性。
