程序的运行过程，实际上是程序涉及到的、未涉及到的一大堆的指令的执行过程。当程序要执行的部分被装载到内存后，CPU要从内存中取出指令，然后指令解了码(以便知道类型和操作数，简单的理解为CPU要知道这是什么指令)，然后执行该指令。再然后取下一个指令、解了码、执行，以此类推直到程序退出。
CPU出现于大规模集成电路时代，处理器架构设计的迭代更新以及集成电路工艺的不断提升促使其不断发展完善。从初专用于数学计算到广泛应用于通用计算，从4位到8位、16位、32位处理器，后到64位处理器，从各厂商互不兼容到不同指令集架构规范的出现，CPU 自诞生以来一直在飞速发展。
为了改善性能，CPU已经不是单条取指--gt;解了码--gt;执行的路线，而是分别为这3个过程分别提供***的取值单元，解了码单元以及执行单元。这样就形成了流水线模式。
CPU控制技术的主要形式，插入控制。CPU 对于操作控制信号的产生，主要是通过指令的功能来实现的，通过将指令发给相应部件，达到控制这些部件的目的。实现一条指令功能，主要是通过计算机中的部件执行一序列的操作来完成。较多的小控制元件是构建集中处理模式的关键，目的是为了更好的完成CPU数据处理操作。
除了嵌入式系统，多数CPU都有两种工作模式：内核态和用户态。这两种工作模式是由PSW寄存器上的一个二进制位来控制的。内核态的CPU，可以执行指令集中的所有指令，并使用硬件的所有功能。
关于CPU上的高速缓存
1、高速的缓存是CPU的寄存器，它们和CPU的材料相同，靠近CPU或接近CPU，访问它们没有时延(lt;1ns)。但容量很小，小于1kb。
2、寄存器之下，是CPU的高速缓存。分为L1缓存、L2缓存、L3缓存，每层速度按数量级递减、容量也越来越大。
3、每核心都有一个自己的L1缓存。L1缓存分两种：L1指令缓存(L1-icache)和L1数据缓存(L1-dcache)。L1指令缓存用来存放已解了码指令，L1数据缓存用来放访问非常频繁的数据。
4、L2缓存用来存放近期使用过的内存数据。更严格地说，存放的是很可能将来会被CPU使用的数据。
5、多数多核CPU的各核都各自拥有一个L2缓存，但也有多核共享L2缓存的设计。无论如何，L1是各核私有的(但对某核内的多线程是共享的)。
