Mô-đun CPU được chia thành ba phần, cụ thể là logic tổ hợp của các chức năng thực hiện các thao tác trên bit, các phần tử bộ nhớ (thanh ghi) lưu trữ các bit và tín hiệu xung nhịp điều khiển việc cập nhật các phần tử bộ nhớ. Nhiệm vụ cơ bản của CPU là thực thi các hướng dẫn và đối với máy tính, chúng cuối cùng là một chuỗi '0s' và '1s'. CPU có thể được chia hợp lý thành ba mô-đun: bộ điều khiển, bộ vận hành và bộ lưu trữ, được kết nối thông qua bus bên trong của CPU.
CPU là một loại mạch tích hợp quy mô lớn, là cốt lõi của hoạt động và điều khiển máy tính. Chức năng của nó là diễn giải các hướng dẫn của máy tính và xử lý dữ liệu trong phần mềm máy tính. Bộ xử lý SMIC bao gồm các thành phần logic số học, thành phần thanh ghi và thành phần điều khiển và có các chức năng như hướng dẫn xử lý, thực hiện các hoạt động, điều khiển thời gian và xử lý dữ liệu.
Các thành phần chính của mô-đun CPU như sau:
1. Bộ điều khiển
Bộ điều khiển là chip ra lệnh và điều khiển của toàn bộ CPU. Điều rất quan trọng là phối hợp hoạt động có trật tự của toàn bộ máy tính thông qua thanh ghi lệnh IR, ID bộ giải mã lệnh và bộ điều khiển hoạt động OC. Nó truy xuất tuần tự từng lệnh từ bộ nhớ dựa trên chương trình được lập trình sẵn của người dùng, đặt nó vào thanh ghi lệnh IR và xác định thao tác sẽ được thực hiện thông qua giải mã lệnh (phân tích). Sau đó, bộ điều khiển vận hành OC gửi tín hiệu điều khiển vận hành vi mô đến các bộ phận tương ứng theo thời gian đã xác định. Logic điều khiển của OC bao gồm bộ tạo xung nhịp, ma trận điều khiển, bộ tạo xung đồng hồ, mạch đặt lại và mạch dừng khởi động.
2. Đơn vị vận hành
Nó là cốt lõi của thuật toán. Nó có thể thực hiện các phép tính số học (bao gồm các phép tính cơ bản như phép cộng, phép trừ số nhân và các phép tính bổ sung của chúng) và các phép tính logic (bao gồm dịch chuyển, kiểm tra logic hoặc so sánh nhị phân). So với bộ điều khiển, người vận hành nhận được hướng dẫn từ bộ điều khiển và thực hiện hành động. Nghĩa là mọi thao tác do bộ phận vận hành thực hiện đều được dẫn hướng bởi các tín hiệu điều khiển do bộ phận điều khiển gửi đến nên nó là phần thực thi.
3. Đơn vị lưu trữ
Bộ lưu trữ của mô-đun CPU bao gồm nhóm thanh ghi và bộ nhớ đệm trên chip CPU, là nơi lưu trữ tạm thời dữ liệu trong CPU. Nó lưu dữ liệu đang chờ xử lý hoặc đã được xử lý. Thời gian để CPU truy cập vào các thanh ghi ngắn hơn thời gian để truy cập vào bộ nhớ. Bằng cách sử dụng các thanh ghi, số lần CPU truy cập bộ nhớ có thể giảm đi, từ đó cải thiện tốc độ làm việc của CPU. Tuy nhiên, do hạn chế về diện tích chip và khả năng tích hợp nên dung lượng của nhóm thanh ghi không lớn. Các nhóm thanh ghi có thể được chia thành các thanh ghi đặc biệt và các thanh ghi chung. Chức năng của các thanh ghi chuyên dụng là cố định và dữ liệu tương ứng được lưu trữ riêng. Các thanh ghi đa năng được sử dụng rộng rãi và có thể được thiết lập bởi các lập trình viên. Số lượng thanh ghi đa năng thay đổi tùy theo bộ vi xử lý.