CPU有強大的算術運算單 元，可以在很少的時鐘周期內完成算術計算。同時，有很大的緩存可以保存很多數據在里面。此外，還有復雜的邏輯控制單元，當程序有多個分支的時候， 通過提供分支預測的能力來降低延了時。GPU是基于大的吞吐量設計，有很多的算術運算單元和很少的緩存。同時GPU支持大量的線程同時運行，如果他們需要訪問同一個數據，緩存會合并這些訪問，自然會帶來延了時的問題。盡管有延了時，但是因為其算術運算單元的數量龐大，因此能夠達到一個非常大的吞吐量的效果。

CPU控制技術的主要形式，時間控制。將時間定時應用于各種操作中，就是所謂的時間控制。在執(zhí)行某一指令時，應當在規(guī)定的時間內完成，CPU的指令是從高速緩沖存儲器或存儲器中取出，之后再進行指令譯碼操作，主要是在指令寄存器中實施，在這個過程中，需要注意嚴格控制程序時間。

更優(yōu)化的CPU架構是superscalar架構（超標量架構）。這種架構將取指、解了碼、執(zhí)行單元分開，有大量的執(zhí)行單元，然后每個取指 解了碼的部分都以并行的方式運行。比如有2個取指 解了碼的并行工作線路，每個工作線路都將解了碼后的指令放入一個緩存緩沖區(qū)等待執(zhí)行單元去取出執(zhí)行。

用戶態(tài)的CPU，只允許執(zhí)行指令集中的部分指令。一般而言，IO相關和把內存保護相關的所有執(zhí)行在用戶態(tài)下都是被禁止的，此外其它一些特權指令也是被禁止的，比如用戶態(tài)下不能將PSW的模式設置控制位設置成內核態(tài)。

控制器之所以知道數據放哪里、做什么運算(比如是做加法還是邏輯運算?)都是由指令告訴控制器的，每個指令對應一個基本操作，比如加法運算對應一個指令。例如，將兩個MDR寄存器(保存了來自內存的兩個數據)中的值拷貝到ALU中，然后根據的操作指令執(zhí)行加法運算，將運算結果拷貝會一個MDR寄存器中，后寫入到內存。