Проце́ссор (англ. processor, от process – обрабатывать), основное устройство компьютера, осуществляющее программируемую обработку данных и координацию работы его устройств. В состав процессора входят арифметико-логическое устройство (АЛУ) и устройство управления. Основные характеристики процессора – производительность, потребляемая мощность (энергопотребление), тактовая частота, а также габариты (для микропроцессора – площадь кристалла) и архитектура, определяющая схему организации его работы. Архитектура системы команд (англ. Instruction Set Architecture – ISA) в значительной степени определяет внутреннюю организацию процессора, требования к исполняемым процессором программам (типы данных, команды, регистры, способы адресации памяти и т. п.). По характеру выполняемой обработки процессоры делятся на универсальные и специализированные.

Универсальные процессоры

Могут быть использованы для решения широкого спектра задач и, как правило, выполняют роль центрального процессора компьютера (англ. Central Processing Unit – CPU; ЦП), исполняющего машинные команды системного программного обеспечения и пользовательских приложений. Процессоры первых компьютеров были построены на базе электромеханических реле (например, Z-4, Mark I) и электронных ламп (например, Electronic Discrete Variable Automatic Computer – EDVAC, электронный автоматический вычислитель с дискретными переменными), в дальнейшем произошёл переход к транзисторам и интегральным схемам, завершившийся разработкой микропроцессора в виде единой большой интегральной схемы (БИС). Ранние процессоры обрабатывали команды строго последовательно (одна команда за один такт), дожидаясь окончания обработки текущей команды перед переходом к следующей (например, Intel 8086, производительность 0,75 млн операций/с, тактовая частота 10 МГц). В последующих процессорах для повышения производительности использовались конвейерная (например, Intel 80286, 1,5 млн операций/с, 10 МГц) и суперскалярная (имеющая несколько конвейеров и предусматривающая возможность выполнения более одной скалярной команды за такт, например 8-ядерный Intel Core i9, тактовая частота каждого ядра 2,5 ГГц.) обработки информации, значительно повысившие производительность процессора. В многопроцессорном компьютере допускается одновременно функционирование нескольких центральных процессоров, параллельно исполняющих различные задачи, либо нескольких потоков (подзадач) одной задачи; распределение нагрузки по процессору выполняет операционная система. Современный центральный процессор (микропроцессор) объединяет в себе два и более вычислительных ядра и оборудование (контроллер памяти, кэш-память и др.) на одном кристалле (корпусе), т. н. многоядерный процессор (например, Intel Core i7-4770 K, 4 ядра, 177 млрд операций/с, 3,5 ГГц). Ядро – главный элемент центрального процессора (часть процессора), осуществляющее выполнение одного потока команд. Ядра отличаются по размеру кэш-памяти первого уровня (L1), тактовой частоте, технологии изготовления и т. д. Частота работы каждого ядра – это частота, поступающая в процессор от внешнего или внутреннего тактового генератора. Отдельные ядра многоядерного процессора функционируют независимо, логически соответствуя многопроцессорной компоновке компьютера. При одновременной многопоточности (англ. Simultaneous Multithreading – SMT) внутри одного физического ядра процессора создаётся несколько логических ядер, осуществляется одновременная параллельная обработка нескольких потоков команд. Например, процессор Intel Pentium 4 HT имеет одно физическое ядро, которое разделено на два логических, поэтому операционная система определяет его как два разных процессора (вместо одного). Такой подход позволяет улучшить эффективность использования аппаратуры, запускать полезные операции из других потоков, если поток блокируется каким-либо длительным событием [например, промах (англ. cache miss) в кэш-памяти].

Специализированные процессоры

Предназначены для более эффективного решения узкого класса вычислительных задач. Так, цифровые сигнальные процессоры (англ. Digital Signal Processor – DSP) используются для многократно повторяющейся цифровой обработки потока входных данных; графические процессоры – для обработки и отображения сцен компьютерной графики (например, NVidia GeForce GTX780 Ti, 2880 ядер, до 5 трлн операций/с, частота ядра 876 МГц); криптографические процессоры – для обработки алгоритмов шифрования и аутентификации. Вспомогательные специализированные процессоры, работающие совместно с центральным процессором, называются сопроцессорами; среди них – математический сопроцессор Weitek 4167, ввода-вывода Intel 8089, высокопараллельных вычислений Intel Xeon Phi (1,2 трлн операций/с).

Процессором также называют программу, выполняющую комплексную обработку информации; так, если текстовый редактор предназначен для ввода и редактирования текста, то текстовый процессор (например, Microsoft Word) позволяет также выполнять его форматирование, вёрстку и др.