Le microprocesseur, souvent appelé simplement processeur ou CPU (Central Processing Unit), est le composant chargé d'exécuter les programmes et d'effectuer les calculs d'un ordinateur ou de nombreux autres appareils électroniques. On le compare souvent au cerveau de la machine, car c'est lui qui interprète les instructions et coordonne le fonctionnement de tous les autres composants.

Contrairement au microcontrôleur, le microprocesseur ne fonctionne généralement pas seul. Il a besoin de composants extérieurs, comme de la mémoire vive (RAM), une mémoire de stockage, des circuits d'entrée et de sortie ou encore un contrôleur graphique. Le microcontrôleur regroupe la plupart de ces éléments dans une seule puce, tandis que le microprocesseur est conçu pour offrir des performances beaucoup plus élevées.

Le fonctionnement d'un microprocesseur suit toujours le même cycle. Il commence par chercher une instruction dans la mémoire, puis il la décode afin de comprendre l'opération à effectuer. Enfin, il exécute cette instruction avant de passer à la suivante. Ce cycle, appelé chercher – décoder – exécuter, est répété des milliards de fois chaque seconde.

Le microprocesseur réalise toutes sortes d'opérations : additions, soustractions, comparaisons, calculs logiques, déplacements de données ou encore exécution des programmes. Toutes ces opérations reposent sur les milliards de transistors et les portes logiques qui composent le circuit intégré.

La vitesse d'un processeur est liée à sa fréquence d'horloge, exprimée en hertz (Hz). Les processeurs actuels fonctionnent souvent à plusieurs gigahertz (GHz). Une fréquence de 3 GHz correspond à environ 3 milliards de cycles d'horloge par seconde. Cependant, cela ne signifie pas forcément 3 milliards d'instructions par seconde, car certaines instructions nécessitent plusieurs cycles tandis que d'autres peuvent être exécutées simultanément.

Les microprocesseurs modernes possèdent souvent plusieurs cœurs. Chaque cœur est capable d'exécuter son propre programme. Un processeur à quatre cœurs peut ainsi traiter plusieurs tâches en parallèle, ce qui améliore les performances lorsque plusieurs programmes fonctionnent en même temps.

Exemple : lorsqu'on ouvre un navigateur Internet, le microprocesseur lit les instructions du programme, effectue les calculs nécessaires, affiche les pages à l'écran, traite les clics de la souris et communique avec la mémoire et les autres composants de l'ordinateur. Toutes ces opérations sont réalisées en une fraction de seconde.

Les microprocesseurs sont présents dans les ordinateurs, les smartphones, les consoles de jeux, les serveurs, les téléviseurs intelligents et de nombreux appareils électroniques puissants. Leur évolution constante permet d'exécuter des logiciels toujours plus complexes, de traiter de grandes quantités de données et de réaliser des calculs scientifiques, des simulations ou encore de l'intelligence artificielle.