CPU主要由以下幾個部分組成：
控制單元（Control Unit）：這是CPU的指揮和控制中心，負責從內存中讀取指令，並將其解碼爲CPU可以執行的操作。控制單元包括指令寄存器（IR）、指令譯碼器（ID）和操作控制器（OC），後者主要包括節拍脈衝發生器、控制矩陣、時鐘脈衝發生器、復位電路和啓停電路等控制邏輯。
運算器（Arithmetic and Logic Unit, ALU）：運算器是CPU中用於執行算術運算（如加減乘數）和邏輯運算（如移位、邏輯測試或兩個值比較）的部件。運算器以加法器爲核心，加上輸入/輸出選擇邏輯，通過對輸入的選擇控制實現多種功能。
寄存器：寄存器是CPU內部用於存儲和處理數據的臨時存儲部件，可供編程使用的硬件資源之一。它們包括數據寄存器、地址寄存器和計數器等。
時鐘：時鐘是CPU中的一箇重要組成部分，用於控制CPU的時序和流程。時鐘可以向CPU發出時鐘信號，使CPU按照固定的時序和流程運行。
緩存：緩存是CPU中的一箇重要組成部分，用於存儲CPU需要經常訪問的數據和指令。緩存分爲多級緩存，如L1緩存和L2緩存，它們提高了CPU的運行速度和效率。
這些組成部分通過CPU內部總線連接起來，共同協作以執行計算機程序中的指令和處理數據。