目前几乎所有冯·诺伊曼型计算机的CPU的工作流程可以分为：提取指令、指令编译、指令执行、访问主存并读取操作数、写回等五个阶段。CPU的几大主要结构在过程中的作用如下：控制单元（Control Unit）作为CPU的控制中心，负责将存储器中的数据发送至运算单元并将运算后的结果存回到存储器中，其一切行为均来自于指令。运算单元（Arithmetic/Logic Unit）可以执行算术运算和逻辑运算。它执行来自于控制单元的命令。存储单元（Registers、Cache）是CPU中数据暂时存储的位置，其中寄存有待处理或者处理完的数据。寄存器（Registers）较内存相比，可以减少CPU访问数据的时间，也可以减少CPU访问内存的次数，有助于提高CPU的工作速度。 作为4位处理器，Intel 4004由10um制程工艺在2英寸晶圆上打造，集成了2300个晶体管，主频为740kHz。到了2020年，第十一代酷睿处理器芯片基于英特尔10nm工艺打造，将集成超过百亿个晶体管，最高主频可高达4.8Ghz。这颗CPU芯片不再是单一的CPU，而是集成了全新架构的Willow Cove内核、Iris X图形处理器、内存控制器、图像处理器、媒体解码器、电源管理、神经元加速器和各类高速接口控制器等各种组件。其中Willow Cove内核正是这颗CPU芯片集成的传统意义上的CPU。 MMX指令集是多媒体拓展指令集的简称。初代的MMX仅提供整数运算，而不兼容浮点运算，且当年MMX的软件支持进展缓慢；SSE是流式单指令多数据流的简称，该指令集创建了新的128位宽的寄存器文件（XMM0–XMM7）和新的单指令多数据流指令，解决了MMX的核心缺点；AVX是高级矢量拓展指令集的简称，该指令集使用16个YMM寄存器对多条数据执行单个指令。