Microprocesorul este componenta cea mai importantă într-un microcalculator. El generează semnalele de control necesare pentru întregul sistem, dar şi execută toate procesele.
De când primul microprocesor a devenit disponibil în 1970 multe companii s-au străduit să înnoiască arhitectura microprocesorului. Fiecare inovaţie a crescut viteza microprocesorului şi puterea de calcul. Viteza microprocesorului poate fi măsurată în două feluri diferite. În primul rând este viteza de ceas. Aceasta este viteza la care oscilatorul ceasului microprocesorului lucrează. Ea este tipic exprimată în megahertz-i (1 megahertz sau 1 MHz echivalează cu 1 milion de cicluri pe secundă). O a doua metodă de calcul a vitezei microprocesorului este numărul de instrucţiuni pe care le poate executa într-o secundă. Această viteză este măsurată în MIPS (Millions Of Instructions per Second).
Părţile cele mai importante în funcţionare sunt:

• registrele (stocări temporare);
• Unitatea aritmetică şi logică - ALU;
• circuite de control.

Registrele

Un microprocesor are multe registre. Fiecare registru este un grup de celule de memorie folosite pentru a întreţine stocarea temporară de cuvinte înăuntrul microprocesorului. Fiecare celulă este un bistabil care poate stoca o informaţie de un bit. Atunci când bistabilii sunt organizaţi pentru a stoca un cuvânt binar, ne referim la un registru.
ALU - unitatea aritmetică şi logică ( Arithmetic & Logic Unit )
ALU este format din circuite logice a căror funcţie este de a procesa date. El execută atât operaţiile aritmetice cât şi pe cele logice pe cuvinte de date care sunt alimentarea pentru intrările lui.

Circuitele de control
Circuitele de control conţin un decodor de instrucţiuni care poate fi privit ca şi controlul logic al inteligenţei comportându-se ca un creier al microprocesorului.

Registrele microprocesorului

Acumulatorul
Acumulatorul este un registru de 8 biţi, care este conectat la magistrala internă de date, printr-o conexiune bidirecţională. Registrul funcţioneză în strânsă legătură cu ALU.
Atunci când ALU manipulează date, de exemplu, adună 2 bytes, acumulatorul reţine unul dintre ei. Celălalt byte poate fi memorat în oricare unul din cele şase registre cu scop general B,C,D,E,H sau L. Rezultatul unei operaţii logice sau aritmetice va apărea pe ieşirea din ALU. De acolo este luată pe magistrala internă de date şi de pe magistrală în acumulator. În concluzie, acumulatorul este registrul special de stocare, asociat cu unitatea aritmetică şi logică, iniţial folosit pentru a stoca unul dintre bytes, care este procesat şi odată ce calculul a fost terminat, rezultatul este memorat înapoi în acumulator.
Registrul de situaţie
Acest registru este cunoscut şi ca Registrul Flag (steag) sau CCR (Condition Code Register).
Când microprocesorul execută un program, atunci el execută o secvenţă de instrucţiuni. Cele mai multe instrucţiuni executate de procesor vor modifica câţiva sau chiar toţi biţii din registrul de situaţie. Operaţiile lui ALU şi inevitabil a altor registre vor pune 1 sau 0 în unul sau mai mulţi din biţii din acest registru. Cu siguranţă biţii registrului de situaţie vor fi testaţi de instrucţiunile din program şi cu siguraţă bitul testat va fi setat(cu 1) sau va fi resestat(cu 0). Aceşti biţi ai registrului sunt folosiţii pentru sărituri, apeluri şi returnări de instrucţiuni.
Registrul de instrucţiuni
Registrul de instrucţiuni este larg de 8 biţi şi este conectat la magistrala internă de date, dar poate doar recepta date.
Registrul de instrucţiuni va reţine întotdeauna partea instrucţiunii curente, cunoscută ca şi codul de operare care este folosit pentru a specifica operaţia care va fi executată de procesor în timpul următorului ciclu.