ส่วนควบคุมกลางหรือซีพียู (central processingunit; CPU) ของระบบคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยส่วนใหญ่ๆ๓ ส่วน คือ ส่วนคำนวณ ส่วนควบคุม และส่วนความจำแต่บางคนจะไม่รวมส่วนความจำไว้ในส่วนควบคุมกลาง ในปัจจุบันเทคโนโลยีสมัยใหม่สามารถสร้างส่วนควบคุมกลางไว้ในวงจรเบ็ดเสร็จตัวเดียว เรียกว่า โพรเซสเซอร์
ส่วนควบคุมกลางเป็นส่วนสำคัญในการทำงานของคอมพิวเตอร์ โดยทำงานเป็น ๒ จังหวะดังต่อไปนี้คือ
จังหวะแรก เป็นการนำคำสั่งจากส่วนความจำมาแปลว่าคำสั่งนั้นให้ทำอะไรบ้าง
จังหวะที่ ๒ เป็นการทำงานตามคำสั่งที่ได้แปลมานั้น เช่น การย้ายข้อมูล การคำนวณ เป็นต้น
ส่วนควบคุมทำหน้าที่ควบคุมการทำงานส่วนต่างๆของเครื่องคอมพิวเตอร์ซึ่งขึ้นอยู่กับการออกแบบ เช่น วิธีการทำงานของสัญญาณตามแบบอนุกรมหรือแบบขนานชนิดของส่วนความจำ ชนิดของส่วนรับงานและแสดงผลฯลฯ ให้ทำงานประสานกัน และถูกต้องตามขั้นตอนที่ได้รับคำสั่งมา คำสั่งนี้จะอยู่กับข้อมูลที่ใช้ประมวลผลในส่วนความจำตามตำแหน่งต่างๆ ที่ต้องระบุให้ถูกต้องเหมือนกับเลขที่บ้านของเราทั่วๆ ไป เรียกว่า "แอดเดรส" (address)
สมมติว่าเราเลือกใช้คำสั่งคำหนึ่งประกอบด้วย ๑๘ บิต ๖ บิต แรกเป็นคำสั่งให้เครื่องทำ เช่น บวก ลบ คูณ หาร อ่าน พิมพ์ หยุด ฯลฯ เรียกว่า "รหัสคำสั่ง"(operation code = op code) ๓ บิตต่อมาจัดไว้เพื่อใช้กับลักษณะการทำงานพิเศษ และ ๙ บิตสุดท้ายเป็นข้อมูลที่ใช้ประมวลผลหรือเป็นแอดเดรสก็ได้ เรียกว่า ออเพอแรนด์(operand)
โดยพื้นฐานทั่วไป ส่วนควบคุมจะทำงานเป็น ๒จังหวะ คือ จังหวะแรก รับคำสั่ง (fetch) จังหวะที่สองปฏิบัติ (execute)
๑. รับคำสั่ง ในจังหวะแรกนี้ ชุดคำสั่งจะถูกดึงจากส่วนความจำเข้าสู่ส่วนควบคุมแล้วแยกออกเป็น ๒ส่วน คือ ส่วนที่เป็นรหัสคำสั่ง จะแยกไปยังส่วนที่มีชื่อเรียกว่า วงจรสร้างสัญญาณ (decoder) เพื่อเตรียมทำงานในจังหวะที่ ๒ และส่วนที่เป็นออเพอแรนด์ จะแยกออกไปยังวงจรอีกส่วนหนึ่ง เพื่อปฏิบัติให้เสร็จสิ้นในจังหวะแรกแล้วเตรียมพร้อมที่จะทำงานในจังหวะต่อไปเมื่อได้รับสัญญาณควบคุมส่งมาบังคับ
๒. ปฏิบัติ เมื่อจังหวะแรกได้เสร็จสิ้นไปแล้ววงจรควบคุมจะสร้างสัญญาณขึ้นเพื่อส่งไปควบคุมส่วนต่างๆของเครื่องคอมพิวเตอร์ตามรหัสคำสั่งที่ได้รับมา เช่น การบวก ลบ คูณ หาร หรือย้ายข้อมูล เครื่องคอมพิวเตอร์หลายแบบใช้วงจรควบคุมที่เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างเสร็จเรียบร้อยติดไว้ในเครื่อง แต่เครื่องคอมพิวเตอร์บางแบบ เช่น คอมพิวเตอร์ เครื่องคำนวณ จะเก็บสัญญาณควบคุมเหล่านี้ไว้ในส่วนความจำพิเศษที่เรียกว่า รอม (ROM)
ในการทำงานตามคำสั่ง ส่วนควบคุมจะทำงานทีละขั้นตอน ขั้นตอนหนึ่งประกอบด้วยรับคำสั่ง กับปฏิบัติแล้ววนกลับไปทำงานซ้ำเดิมเป็นจังหวะ เรียกว่า วัฏจักรรับคำสั่ง-ปฏิบัติ
บางทีเราต้องการสั่งเปลี่ยนตัวออเพอแรนด์ที่ป้อนเข้าส่วนคำนวณ หรือต้องการสั่งให้ตัวเลขตัวหนึ่งเข้าบวกกับออเพอแรนด์ที่อยู่ในส่วนความจำตามที่เราระบุให้ ในกรณีเช่นนี้ เราต้องการจังหวะที่เรียกว่า เปลี่ยน (defer) เพื่อรับคำสั่งนี้จากส่วนความจำ โดยจังหวะนี้ต้องอยู่กลางระหว่างจังหวะรับคำสั่งกับปฏิบัติ จึงกลายเป็น วัฏจักรรับคำสั่ง-เปลี่ยน-ปฏิบัติ
