واحد پردازش مرکزی یا به اختصار سی‌پی‌یو (CPU) غالباً به نام مغز رایانه نامیده می‌شود. با این که سی‌پی‌یو تنها یکی از انواع واحدهای مختلف پردازشی در رایانه است، اما در واقع مهم‌ترین آن‌ها شناخته می‌شود. این واحد بخشی از رایانه است که برای اجرای محاسبات، اقدامات و اجرای برنامه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سی‌پی‌یو ورودی‌های را به صورت دستورالعمل‌هایی از RAM رایانه دریافت می‌کند، سپس عمل مورد نظر را کدگشایی و پردازش کرده و در نهایت در خروجی ارائه می‌دهد. سی‌پی‌یو ها در همه نوع دستگاه‌هایی از رایانه تا لپ‌تاپ، گوشی‌های هوشمند، تبلت، و تلویزیون‌های هوشمند حضور دارند. آن‌ها به شکل تراشه‌های کوچک غالباً مربعی شکل هستند که بر روی مادربورد دستگاه‌ها قرار گرفته و با دیگر سخت‌افزارها تعامل دارند تا عملیات‌های رایانه را اجرا کنند.
شیوه عملکرد سی‌پی‌یو چگونه است؟
در طی سال‌های متمادی از زمانی که نخستین سی‌پی‌یو عرضه شد، بهبودهای زیادی در آن‌ها ایجاد شده است. اما علی‌رغم این واقعیت، هنوز هم کارکرد اصلی سی‌پی‌یو شامل سه مرحله ساده است: واکشی (Fetch)، کدگشایی (Decode) و اجرا (Execute).
واکشی
همان‌طور که از نام آن بر می‌آید در این مرحله سی‌پی‌یو یک دستورالعمل را دریافت می‌کند. این دستورالعمل به صورت یک سری از اعداد است و از RAM به سی‌پی‌یو ارسال می‌شود. هر دستورالعمل تنها بخشی کوچکی از یک عملیات است. بنابراین سی‌پی‌یو باید بداند که دستورالعمل بعدی چیست. آدرس دستورالعمل کنونی به وسیله شمارنده برنامه یا پی‌سی (PC) نگهداری می‌شود. سپس این پی‌سی به همراه دستورالعمل‌ها در ثبات (Register) دستورالعمل یا IR درج می‌شود. در نهایت طول پی‌سی برای ارجاع به آدرس دستورالعمل بعدی بسط می‌یابد.
کدگشایی
زمانی که دستورالعملی واکشی شده و در ثبات دستورالعمل ذخیره شد، سی‌پی‌یو دستورالعمل‌ها را به یک مدار که مدار کدگشایی دستورالعمل نامیده می‌شود، ارسال می‌کند. در این مرحله دستورالعمل به سیگنال‌هایی تبدیل می‌شود که برای اقدام‌های مختلف به اجزای متفاوت سی‌پی‌یو ارسال می‌شود.
اجرا
در مرحله نهایی دستورالعمل‌های کدگشایی شده به اجزای مرتبط سی‌پی‌یو ارسال می‌شوند تا اجرا شوند. نتیجه کار معمولاً در ثبات سی‌پی‌یو نوشته می‌شود تا بتوان در دستورالعمل‌های بعدی به آن ارجاع داد. این قسمت مانند حافظه ماشین‌حساب عمل می‌کند.
سی‌پی‌یو چندهسته‌ای مناسب است؟
در روزهای نخست عصر محاسبات، هر سی‌پی‌یو تنها یک هسته منفرد داشت. این بدان معنی بود که سی‌پی‌یو در هر لحظه تنها مجموعه واحدی از وظایف را می‌توانست انجام دهد. این مسئله یکی از مهم‌ترین دلایل کند و زمان‌گیر بودن اجرای محاسبات مختلف محسوب می‌شد؛ اما مدت‌ها است که همه چیز تغییر کرده است. پس از آن که سی‌پی‌یوهای تک‌هسته‌ای به سقف توان محاسباتی خود رسیدند، تولیدکنندگان برای یافتن روش‌هایی در جهت بهبود محاسبات به تکاپو افتادند. همین انگیزه بهبود محاسبات بود که منتهی به ایجاد پردازنده‌های چندهسته‌ای شد. امروزه در اغلب موارد با اصطلاحاتی مانند سی‌پی‌یوهای dual، quad یا حتی octo مواجه می‌شویم.
برای نمونه یک پردازنده دو هسته‌ای (dual-core) دقیقاً از دو سی‌پی‌یو جدا بر روی یک تراشه منفرد تشکیل یافته است. با افزایش تعداد هسته‌ها، سی‌پی‌یو ها توانایی مدیریت پردازش‌های همزمان بیشتری را می‌یابند. این کار باعث افزایش عملکرد و کاهش زمان محاسبات می‌شود. پردازنده‌های دو هسته‌ای خیلی زود جای خود را به پردازنده‌های چهار هسته‌ای دادند که از چهار سی‌پی‌یو جداگانه تشکیل یافته‌اند و حتی پردازنده‌های هشت هسته‌ای نیز اینک در بازار حضور دارند. اگر به این سی‌پی‌یوهای هشت هسته‌ای فناوری فراریسمانی (hyper-threading) را نیز اضافه کنیم در واقع 16 هسته پردازشی مستقل خواهیم داشت.
درک مشخصات
داشتن درکی از نحوه عملکرد سی‌پی‌یو همراه با درک تفاوت برندها و تعداد هسته‌ها در شناخت بهتر سی‌پی‌یو ها تأثیر بسزایی دارد. با این حال گزینه‌های زیاد دیگری نیز وجود دارند که خصوصیات مشابهی ممکن است داشته باشند. برخی مشخصات دیگر نیز وجود دارند که می‌توانند در مورد تصمیم‌گیری در زمان خرید سی‌پی‌یو به شما کمک کنند.
موبایل یا دسکتاپ
در زمان‌های قدیم رایانه‌ها دستگاه‌های الکترونیکی ساکن بزرگی بودند که نیروی مورد نیاز آن‌ها به وسیله دوشاخه‌های ثابت متصل به برق تأمین می‌شد. با این حال حرکت به سمت فناوری موبایل و ظهور گوشی‌های هوشمند باعث شد که مجبور شویم رایانه را با خودمان به جاهای مختلف حمل کنیم. پردازنده‌های موبایل برای افزایش کارایی و مصرف توان بهینه‌سازی شدند تا شارژ باتری دستگاه‌های موبایل تا حد امکان عمر بیشتری داشته باشد.
تولیدکنندگان بر اساس منطق خودشان تصمیم گرفتند که پردازنده‌های موبایل و دسکتاپ خود را به صورت یکسان ولی با پیشوندهای مختلف نامگذاری کنند. با این وجود این دو نوع سی‌پی‌یو محصولات کاملاً متفاوتی هستند. پیشوند پردازنده‌های موبایل به صورت «U» برای سری با مصرف توان خیلی کم، «HQ» برای گرافیک عملکرد بالا و «HK» برای گرافیک با عملکرد بالا با توانایی اورکلاک انتخاب شده است. پیشوندهای سی‌پی‌یوهای دسکتاپ به صورت «K» برای انواع با قابلیت اورکلاک و «T» برای آن‌ها که مصرف توان بهینه دارند انتخاب شده‌اند.