1. Ophaalinstructies: De CPU haalt instructies op uit het geheugen van de computer (RAM). Dit omvat het bepalen van het geheugenadres van de volgende instructie en het ophalen van de gegevens van die locatie.

2. Decodeerinstructies: Eenmaal opgehaald, wordt de instructie gedecodeerd. De besturingseenheid van de CPU interpreteert de instructie om te begrijpen welke bewerking moet worden uitgevoerd en op welke gegevens.

3. Instructies uitvoeren: Dit is de kernfunctie. De CPU voert de bewerking uit die is gespecificeerd door de gedecodeerde instructie. Dit kan het volgende inhouden:

* Rekenkundige en logische bewerkingen (ALU): Het uitvoeren van berekeningen (optellen, aftrekken, vermenigvuldigen, delen), vergelijkingen (groter dan, kleiner dan, gelijk aan) en logische bewerkingen (AND, OR, NOT).

* Gegevensoverdracht: Gegevens verplaatsen tussen verschillende delen van het computersysteem, zoals tussen registers, geheugen en invoer-/uitvoerapparaten.

* Controlebewerkingen: Het beheren van de stroom instructies, zoals branching (naar een ander deel van het programma springen op basis van een voorwaarde) en looping (het herhalen van een reeks instructies).

4. Resultaten opslaan: Na het uitvoeren van een instructie slaat de CPU de resultaten op in registers of geheugen.

Naast de basis beheert de CPU ook:

* Onderbreekt: Het verwerken van signalen van hardware en software die gebeurtenissen aangeven die onmiddellijke aandacht vereisen (bijvoorbeeld een toetsaanslag, een aankomst van een netwerkpakket).

* Geheugenbeheer: Assisteren bij het toewijzen en vrijgeven van geheugenruimte voor programma's en gegevens. Dit wordt vaak afgehandeld in combinatie met het besturingssysteem.

* Synchronisatie: Het coördineren van meerdere processen of threads die gelijktijdig worden uitgevoerd om conflicten te voorkomen en de consistentie van gegevens te garanderen.

In wezen is alles wat een computer doet – van het uitvoeren van een eenvoudig rekenprogramma tot het weergeven van complexe 3D-afbeeldingen – uiteindelijk een reeks instructies die door de CPU worden uitgevoerd. De snelheid en efficiëntie van de CPU hebben een directe invloed op de algehele prestaties van de computer.