miniatura|Diagrama d'un processador i386 d'Intel La unitat central de processament o CPU (per l'acrònim en anglès de central processing unit), o simplement el processador o microprocessador, és el component de l'ordinador i d'altres dispositius programables, que interpreta les instruccions contingudes en els programes i processa les dades. Els CPU proporcionen les característiques fonamentals de l'ordinador digital (la programabilitat) i són un dels components necessaris trobats a les computadores de qualsevol temps, junt amb l'emmagatzemament primari i els dispositius d'entrada/sortida. Es coneix com a microprocessador la CPU que és manufacturada amb circuits integrats. Des de mitjans anys 1970, els microprocessadors d'un sol xip han reemplaçat gairebé totalment tots els tipus de CPU, i avui en dia, el terme CPU és aplicat usualment a tots els microprocessadors.

L'expressió «unitat central de procés» és, en termes generals, una descripció d'una certa classe de màquines lògiques que poden executar programes complexos de computador. Aquesta àmplia definició pot fàcilment ser aplicada a molts dels primers computadors que van existir molt abans que el terme CPU tingués l'ampli ús que té actualment. Encara que aquest terme realment ha estat utilitzat en la indústria de la informàtica des de principis dels anys 1960. La forma, el disseny i la implementació dels CPU ha canviat dràsticament des dels primers exemples, però la seva operació fonamental segueix essent similar.

Està constituïda per dues unitats funcionals: la unitat aritmetico-lògica, i la unitat de control.

Història miniatura|Vista parcial del Harvard Mark I, un ordinador electromecànic del 1944 miniatura|Programant l'ENIAC miniatura|Vista de l'EDVAC amb la unitat de cinta perforada al fons Les primeres CPU van ser dissenyades a mida com a part d'un ordinador més gran, això no obstant, aquest costós mètode de dissenyar les CPU a mida, per una aplicació particular, ha desaparegut i ha estat substituït pel desenvolupament de classes de CPU barates i estandarditzades adaptades per a diferents propòsits. Aquesta estandardització va començar a l'era dels transistors discrets, computadores centrals, i microcomputadores, i es va accelerar ràpidament amb la popularització del circuit integrat, aquest ha permès que siguin dissenyats i fabricats processadors més complexos en espais petits. Tant la miniaturització com l'estandardització dels CPU han augmentat la presència d'aquests dispositius digitals en la vida moderna molt més enllà de les aplicacions limitades de màquines de computació dedicades. Els microprocessadors moderns estan presents arreu.

Abans de l'arribada de les màquines semblants a les unitats centrals de procés d'avui dia, els ordinadors com l'ENIAC havien de ser recablejats físicament abans d'executar cada tasca, per això se'ls va denominar ”ordinadors de programa fix” (fixed-program computers), atès que havien de ser reconfigurats per tal de poder executar un nou programa. Atès que el terme “unitat central de procés” es defineix habitualment com un dispositiu per a l'execució de programari (Programa informàtic), els primers ginys que podien rebre aquesta denominació van arribar amb els ordinadors amb programes enregistrats.

La idea d'emmagatzemar els programes informàtics ja era present als dissenys de J. Presper Eckert i John William Mauchly per l'ENIAC, però havia estat descartada per poder finalitzar la màquina més ràpidament. El 30 de juny del 1945, abans de l'acabament de l'ENIAC, el matemàtic John von Neumann va difondre el document titulat First Draft of a Report on the EDVAC (Primer esborrany d'un informe sobre l'EDVAC). En aquest document va descriure el disseny d'un ordinador amb programa emmagatzemat que va ser completat l'agost del 1949.Primer esborrany d'un informe sobre l'EDVAC John von Neumann, (1945). Stanford University. L'EDVAC va ser dissenyat per executar un cert nombre d'instruccions de diferents tipus. Aquestes instruccions podien ser combinats per crear programes útils per al funcionament de l'EDVAC. De manera significativa, els programes escrits per l'EDVAC van ser emmagatzemats a la memòria d'alta velocitat de l'ordinador en comptes de ser definits per mitjà del cablejat físic de l'ordinador. Amb això es va superar una de les limitacions importants de l'ENIAC que necessitava una gran quantitat de temps i esforç per reconfigurar l'ordinador per tal de poder executar una nova tasca. Amb el disseny de von Neumann el programa o programari que executava l'EDVAC podia ser canviat de manera senzilla canviant el contingut de la memòria de l'ordinador.Tot i que l'EDVAC va ser dissenyat alguns anys després que l'ENIAC fos en construcció, el 1948 l'ENIAC va ser dotat de la funcionalitat d'emmagatzemar programes, abans de la finalització de l'EDVAC (1949), malgrat el fet d'haver estat descartada del disseny a causa dels costos i el termini d'acabament

Tot i que habitualment s'atribueix el disseny dels programes emmagatzemats a l'ordinador a von Neumann a causa del seu disseny de l'EDVAC, abans d'altres investigadors com Konrad Zuse ja havien suggerit i implementat idees semblants. A més la denominada arquitectura Harvard del Harvard Mark I, que va ser finalitzat abans de l'EDVAC, també havia utilitzat un disseny de programa emmagatzemat utilitzant cinta perforada en comptes de memòria electrònica. La diferència fonamental entre les arquitectures de von Neumann i Harvard és que la darrera separa l'emmagatzemament i el tractament de les instruccions i les dades, mentre que la primera utilitza el mateix espai de memòria per ambdues. La majoria de les unitats centrals de procés d'avui dia segueixen el disseny de von Neumann però també és habitual trobar elements de l'arquitectura Harvard.

Com tots els dispositius digitals, les unitats centrals de procés només poden tractar un nombre limitat d'estats i, per tant, requereixen alguns elements de commutació per tal de poder diferenciar i canviar aquests estats. Abans del desenvolupament comercial del transistor els elements de commutació que s'utilitzaven habitualment eren els relés i les vàlvules de buit o termoiòniques. Tot i que aquests dispositius presentaven avantatges de velocitat sobre els precedents, purament mecànics, eren pocs fiables per diferents raons, per exemple, per realitzar un circuit de lògica seqüencial en corrent continu amb relés era necessari per corregir el problema del fimbrament del contacte. Tot i que les vàlvules termoiòniques no patien el problema del fimbrament del contacte, havien de ser escalfats abans de poder arribar a ser totalment operatives i eventualment deixar de funcionar a causa de la petita contaminació dels seus càtodes que es produïa amb el funcionament normal. Quan fallava l'estanqueïtat s'accelerava la contaminació del càtode. Quan una vàlvula fallava calia procedir a un diagnòstic de la CPU per tal de localitzar el component afectat per tal de procedir al seu reemplaçament. En conseqüència els primers ordinadors electrònics basats en vàlvules termoiòniques eren més ràpids però menys fiables que els ordinadors electromecànics basats en relés.

Els ordinadors construïts basant-se en les vàlvules termoiòniques, com l'EDVAC, funcionaven una mitjana de vuit hores seguides sense avaries, mentre que els ordinadors basats en relés, més lents però més antics, com el Harvard Mark I rarament fallaven.A Third Survey of Domestic Electronic Digital Computing Systems Weik, Martin H. (1961). Ballistic Research Laboratories. Finalment les CPU basades en vàlvules de buit van acabar per suplantar les de relés, malgrat els problemes de fiabilitat, a causa de la diferència substancial de la velocitat de procés que oferien. La majoria de les primeres CPU eren síncrones i treballaven a baixes freqüències de rellotge en comparació amb els dissenys de la microelectrònica actual. Les freqüències del senyal de rellotge d'entre 100 quilohertz (kHz) i 4 megahertz (MHz) eren comunes a l'època i eren limitades en gran part per la velocitat de commutació dels dispositius que utilitzaven.

L'expressió "unitat central de procés" és, en termes generals, una descripció d'una certa classe de màquines de lògica que poden executar complexos programes d'ordinador. Aquesta àmplia definició pot fàcilment ser aplicada a molts dels primers ordinadors que van existir molt abans que el terme "CPU" estigués a ampli ús. No obstant això, el terme en si mateix i el seu acrònim han estat en ús en la indústria de la informàtica com a mínim des del principi dels anys 1960.

CPUs a base de transistors i circuits integrats miniatura|Una CPU construïda amb circuits integrats de mitjana integració. Correspon a l'ordinador PDP-8 (1965) de Digital Equipment Corporation, a la fotografia també apareix la memòria de nuclis de ferrita, el bus extern, la interfície TTY i la interfície del lector de cinta perforada. La complexitat dels dissenys de les CPU es va anar incrementant a mesura que la tecnologia permetia la construcció de dispositius electrònics cada cop més petits i fiables. La primera d'aquestes millores tecnològiques va arribar amb l'aparició del transistor. Les CPU transistoritzades de les dècades del 1950 i 1960 ja no necessitaven els dispositius de commutació fràgils i poc fiables com les vàlvules de buit o els relés electromecànics. Amb els transistors es van construir CPUs sobre un o diversos circuits impresos que contenien components discrets.

Durant aquest període va aparèixer un nou mètode de fabricació de transistors que permetia de crear grups de transistors sobre material semiconductor ocupant molt poc espai, era el naixement dels circuits integrats. Aquests dispositius permetien la creació d'un gran nombre de transistors en un únic bloc de material semiconductor (die) o xip. Al principi només es van fer integracions miniaturitzades de circuits molt bàsics com les portes lògiques de tipus NOR. Les CPU basades en aquests blocs són conegudes habitualment com a dispositius de baixa integració (SSI, en les sigles angleses de small-scale integration). Aquest tipus de circuits de “baixa integració”, com els que van ser utilitzats als ordinadors de les naus del programa Apollo, normalment incorporaven una desena de transistors en cada bloc. Per tant, la construcció d'una CPU requeria la utilització de milers de xips, però tot i això l'espai i l'energia requerits eren molt inferiors que en el cas de les basades en transistors discrets. A mesura que avançava la tecnologia de la microelectrònica i s'incrementava el nombre de transistors que es podien integrar als circuits va anar disminuint el nombre de circuits integrats necessaris per bastir una CPU completa. Els circuits de mitjana integració (MSI de Medium-scale integration) portaven un centenar de transistors mentre que els de gran integració (LSI de Large-scale integration) ja podien arribar als 10.000.