Moduł procesora jest podzielony na trzy części, a mianowicie logikę kombinacyjną funkcji wykonujących operacje na bitach, elementy pamięci (rejestry) przechowujące bity oraz sygnał zegara sterujący aktualizacją elementów pamięci. Podstawowym zadaniem procesora jest wykonywanie instrukcji, a w przypadku komputera są one ostatecznie serią „0” i „jedynek”. Procesor można logicznie podzielić na trzy moduły: jednostkę sterującą, jednostkę operacyjną i jednostkę pamięci, które są połączone wewnętrzną magistralą procesora.
Procesor to rodzaj wielkoskalowego układu scalonego, który stanowi rdzeń działania i kontroli komputera. Jego funkcją jest interpretacja instrukcji komputerowych i przetwarzanie danych w oprogramowaniu komputerowym. Procesor SMIC zawiera komponenty logiki arytmetycznej, komponenty rejestrów i komponenty sterujące oraz posiada takie funkcje, jak przetwarzanie instrukcji, wykonywanie operacji, kontrolowanie czasu i przetwarzanie danych.
Główne elementy modułu CPU są następujące:
1. Jednostka sterująca
Jednostka sterująca jest układem dowodzenia i kontroli całego procesora. Bardzo ważne jest skoordynowanie uporządkowanej pracy całego komputera poprzez rejestr instrukcji IR, identyfikator dekodera instrukcji i kontroler operacji OC. Pobiera sekwencyjnie każdą instrukcję z pamięci w oparciu o zaprogramowany wcześniej program użytkownika, umieszcza ją w rejestrze instrukcji IR i określa operację do wykonania poprzez dekodowanie instrukcji (analizę). Następnie sterownik operacyjny OC wysyła sygnały sterujące mikrooperacją do odpowiednich komponentów zgodnie z określonym taktowaniem. Logika sterowania OC obejmuje generator impulsów dudniących, matrycę sterującą, generator impulsów zegarowych, obwód resetowania i obwód start-stop.
2. Jednostka operacyjna
Jest to rdzeń algorytmu. Potrafi wykonywać operacje arytmetyczne (w tym podstawowe operacje, takie jak dodawanie i odejmowanie mnożników oraz ich operacje dodatkowe) i operacje logiczne (w tym przesunięcia, testy logiczne, czy porównania binarne). W porównaniu do jednostki sterującej, operator otrzymuje instrukcje od jednostki sterującej i podejmuje działania. Oznacza to, że wszystkimi operacjami wykonywanymi przez jednostkę operacyjną sterują sygnały sterujące wysyłane przez jednostkę sterującą, a zatem jest to część wykonawcza.
3. Jednostka magazynowa
Jednostka pamięci modułu CPU zawiera wbudowaną w procesorze pamięć podręczną i grupę rejestrów, które stanowią tymczasowe miejsca przechowywania danych w CPU. Zapisuje dane, które czekają na przetworzenie lub zostały już przetworzone. Czas potrzebny procesorowi na dostęp do rejestrów jest krótszy niż czas potrzebny na dostęp do pamięci. Używając rejestrów, można zmniejszyć liczbę dostępów procesora do pamięci, poprawiając w ten sposób prędkość roboczą procesora. Jednak ze względu na ograniczenia w obszarze chipa i integracji pojemność grupy rejestrów nie jest duża. Grupy rejestrów można podzielić na rejestry specjalne i rejestry ogólne. Funkcja dedykowanych rejestrów jest stała, a odpowiadające im dane są przechowywane oddzielnie. Rejestry uniwersalne są szeroko stosowane i mogą być ustawiane przez programistów. Liczba rejestrów ogólnego przeznaczenia różni się w zależności od mikroprocesora.