Designul unității centrale de procesare (CPU) este proiectarea unui aspect important al unui computer. Proiectarea este de obicei realizată de un inginer proiectant de calculator specializat în procesoare. În general, primul pas al proiectării CPU este să decidă care sunt prioritățile de proiectare și ce obiective trebuie atinse cu CPU. Proiectarea unui nou procesor poate dura până la cinci ani, uneori mai mult, iar costul total al perioadei de proiectare poate ajunge la zeci de milioane de dolari americani (USD). Aceste costuri variază în funcție de tipul de procesor, care poate varia de la procesoare de înaltă performanță până la procesoare low-end pentru dispozitive încorporate și modele de uz general.
Câteva domenii ale designului CPU trebuie abordate întotdeauna, inclusiv integrarea unui set de instrucțiuni pe care programatorii îl pot folosi. Fără un set de instrucțiuni, programatorii nu sunt capabili să dezvolte programe care rulează pe un computer folosind un procesor dat. Setul de instrucțiuni specifică o mulțime de informații de bază, cum ar fi modul de citire și scriere a datelor și unde se află anumite lucruri, cum ar fi memoria.
O altă parte integrantă a designului CPU este proiectarea reprezentării fizice a hardware-ului. Deoarece proiectarea unui procesor este un proces complicat, consumator de timp, este de obicei necesar să folosiți un simulator de computer pentru a vizualiza întregul hardware prototip. În cele mai multe cazuri, mulți designeri de procesoare lucrează împreună la acest aspect al designului procesorului.
Unul dintre pașii finali ai proiectării CPU se numește verificarea regulilor de proiectare. Scopul acestui proces este de a se asigura că designul procesorului îndeplinește regulile tehnice utilizate pentru a se asigura că cipul este fabricat eficient. Fabricarea nu este un proces perfect, deci există de obicei variabile și acțiuni imprecise. Designul unui cip trebuie să poată rezista unor erori în timpul producției, dar să funcționeze în continuare corespunzător.
Unele obiective comune de proiectare există atunci când proiectați un procesor nou și, adesea, există mai multe obiective pentru un procesor dat. Uneori, un designer vrea să creeze un procesor care poate face mai mult cu mai puțin. Scopul s-ar putea să nu fie acela de a realiza un procesor care este mult mai rapid decât modelele existente, ci de a produce un anumit standard care este mai ieftin sau mai eficient din punct de vedere energetic. În alte cazuri, scopul ar putea fi într-adevăr acela de a construi un procesor mai rapid, fără a ține cont de cost sau de consumul de energie. Un alt tip de obiectiv de proiectare ar putea fi acela de a construi un procesor care funcționează mai bine atunci când este utilizat în calcul paralel sau mai eficient cu anumite tipuri de procese.