Projekt jednostki centralnej (CPU) to projekt ważnego aspektu komputera. Projekt jest zwykle wykonywany przez inżyniera komputerowego specjalizującego się w procesorach. Ogólnie rzecz biorąc, pierwszym krokiem przy projektowaniu procesora jest podjęcie decyzji, jakie są priorytety projektowe i jakie cele mają zostać osiągnięte za pomocą procesora. Projektowanie nowego procesora może potrwać do pięciu lat, czasem dłużej, a całkowity koszt okresu projektowania może sięgać dziesiątek milionów dolarów amerykańskich (USD). Koszty te różnią się w zależności od typu procesora, który może wahać się od wysokowydajnych procesorów do procesorów o niższej klasie dla urządzeń wbudowanych i modeli ogólnego przeznaczenia.
Należy zawsze uwzględnić kilka obszarów projektowania procesorów, w tym integrację zestawu instrukcji, z którego mogą korzystać programiści. Bez zestawu instrukcji programiści nie są w stanie tworzyć programów uruchamianych na komputerze z danym procesorem. Zestaw instrukcji określa wiele podstawowych informacji, takich jak sposób odczytywania i zapisywania danych oraz lokalizacja konkretnych elementów, takich jak pamięć.
Inną integralną częścią projektowania procesora jest zaprojektowanie fizycznej reprezentacji sprzętu. Ponieważ projektowanie procesora jest skomplikowanym i czasochłonnym procesem, zazwyczaj konieczne jest użycie symulatora komputerowego do wizualizacji całego prototypowego sprzętu. W większości przypadków nad tym aspektem projektowania procesorów pracuje wspólnie wielu projektantów procesorów.
Jednym z ostatnich etapów projektowania procesora jest sprawdzanie reguł projektowych. Celem tego procesu jest upewnienie się, że konstrukcja procesora jest zgodna z zasadami technicznymi stosowanymi w celu zapewnienia efektywnej produkcji chipa. Produkcja nie jest procesem idealnym, więc zazwyczaj występują zmienne i nieprecyzyjne działania. Konstrukcja chipa musi być w stanie wytrzymać niektóre błędy podczas produkcji, ale nadal działać prawidłowo.
Podczas projektowania nowego procesora istnieją pewne wspólne cele projektowe, a dla danego procesora często istnieje więcej niż jeden cel. Czasami projektant chce stworzyć procesor, który może zrobić więcej za mniej. Celem może nie być stworzenie procesora, który byłby znacznie szybszy niż istniejące projekty, ale wyprodukowanie określonego standardu, który byłby tańszy lub bardziej energooszczędny. W innych przypadkach celem może rzeczywiście być zbudowanie szybszego procesora bez względu na koszty i zużycie energii. Innym rodzajem celu projektowego może być zbudowanie procesora, który będzie działał lepiej, gdy jest używany w obliczeniach równoległych lub bardziej wydajnie z niektórymi typami procesów.