Fast alle modernen CPUs befinden sich auf einem einzigen Chip. Dadurch ist ihre Interaktion mit dem restlichen System gut definiert. Jeder CPU-Chip hat eine Reihe von Pins, durch die seine gesamte Kommunikation mit der Außenwelt fließen muss. Kennt man die Funktion der Pins, wird verständlich, wie die CPU mit dem Speicher und den E/A-Geräten auf der digitalen logischen Ebene interagiert. Die Pins auf einem CPU-Chip sind drei verschiedenen Zielrichtungen zugeordnet:

• Adresse
• Daten
• Steuerung

Diese Pins sind mit ähnlichen Pins auf den Speicher- und E/A-Chips über eine Sammlung von parallelen Drähten, die man Bus nennt, verbunden.

Um eine Instruktion zu lesen, setzt die CPU zuerst die Speicheradresse dieser Instruktion auf ihre Adresspins. Dann sendet sie ein Signal über eine oder mehrere Steuerleitungen,
um den Speicher anzuweisen, ein Wort zu lesen. Der Speicher reagiert, indem er das angeforderte Wort auf die Datenpins der CPU legt und ein Signal überträgt, daß die Anforderung erfüllt wurde.
Sieht die CPU dieses Siganl, nimmt sie das Wort an und führt die Instruktion aus. Die Instruktion kann das Lesen oder Schreiben von Datenwörtern erfordern. In diesem Fall wird der gesamte Prozess für jedes weitere Wort wiederholt.

Zwei der wichtigsten Parameter, mit denen die Leistung einer CPU ermittelt werden kann, sind die Anzahl von Adress- und Datenpins:

• Ein Chip mit n Adresspins kann bis zu 2ⁿ Speicherstellen adressieren. Übliche Werte für n sind 16, 20, 32, 64.
• Ein Chip mit m Datenpins kann ein m-Bit-Wort in einer Operation lesen oder schreiben. Übliche Werte von m sind 8, 16, 32, 64.

Eine CPU mit 8 Datenpins benötigt vier Operationen, um ein 32-Bit Wort zu lesen, während eine mit 32 Datenpins die gleiche Arbeit in einer Operation erledigt. Der Chip mit 32-Datenpins ist also viel schneller, aber auch erheblich teurer.