Un procesor quad core este o singură unitate alcătuită din patru nuclee independente care procesează date cu lungime fixă sau variabilă. Fiecare dintre cele patru nuclee funcționează independent pentru a citi și executa instrucțiuni de program de calculator, care ar putea include date și funcții de memorie. Multi-procesorul alocă diferite procese nucleelor individuale folosind o metodă cunoscută sub numele de multitasking. Această metodă poate ajuta un sistem de operare (OS) suportat să ruleze mai eficient, mai ales atunci când se alocă puterea de procesare mai multor aplicații care consumă mult resurse în același timp.
În timp ce un procesor cu patru nuclee acceptă multitasking, sistemul de operare este cel care determină cât de bine se va descurca un computer cu rularea mai multor aplicații simultan. Multitasking-ul depinde de schimbarea frecventă a contextului a sarcinilor pentru a produce iluzia de rulare paralelă a aplicațiilor. Deoarece are mai multe nuclee, un procesor cu patru nuclee este, teoretic, capabil să se ocupe de sarcini mai rapid decât procesoarele single sau dual core. În practică, totuși, există mai multe motive pentru care procesoarele quad core nu pot fi de fapt mai rapide.
În ciuda percepției că mai multe nuclee ar trebui să echivaleze cu o procesare mai rapidă, îmbunătățirea performanței procesorului cu patru nuclee față de predecesorii săi depinde de utilizarea și implementarea aplicației. Procesoarele cu patru nuclee din sistemele informatice sunt, în general, comercializate către utilizatorii care rulează aplicații cu resurse intensive, cum ar fi jocuri video, software de editare video și editori grafici. Multe jocuri video sunt scrise astfel încât să folosească în mod optim multi-procesoarele.
Software-ul care acceptă multi-threading, ca multe editoare video și grafice, nu gestionează sarcinile într-un mod liniar. În schimb, sarcinile sunt executate în paralel pe mai multe procesoare sau nuclee. În principal datorită capacităților mai bune de multi-threading, multe teste de referință au arătat că procesoarele cu patru nuclee permit viteze mai rapide de codificare, redare și editare video în comparație cu procesoarele single și dual core.
Pe lângă procesoarele dual și quad-core, sunt dezvoltate și implementate procesoare cu un număr și mai mare de nuclee. Ca și în cazul procesoarelor multi-core anterioare, adăugarea și mai multor nuclee deține promisiunea unei creșteri și mai mari ale vitezei de procesare. Capacitatea de a realiza aceste câștiguri de viteză, totuși, pare să depindă de proiectarea software-ului care poate profita de tehnologia mai nouă pentru a procesa date în paralel în numărul de nuclee disponibile.