控制單元（control unit）

如果資料路徑是一座滿是機器與輸送帶的工廠地面，控制單元就是那位工頭：他讀每一張工單，扳下對的開關——開這台機器、把輸送帶導向那邊、關住那個閥門。控制單元是 CPU 中察看目前指令、並產生控制訊號去導引資料路徑、使這道指令做對事情的部分。

就機制而言，控制單元以被提取指令的運算碼（以及少數相關位元）為輸入，輸出一束控制訊號：RegWrite（要不要寫某暫存器？）、MemRead 與 MemWrite（要不要碰資料記憶體？）、ALUSrc（ALU 第二輸入來自暫存器還是立即值？）、MemToReg（寫回的資料來自 ALU 還是記憶體？）、Branch（這是不是分支？），以及一個 ALU 運算提示，由小小的 ALU 控制轉成確切的 ALU 功能。對單週期 CPU 而言，這是純組合邏輯：運算碼進、訊號束出，不記憶過去的指令。

更深的重點是它造成的那道接縫。因為控制單元與資料路徑分開，你可以改變機器「做什麼」（控制），而不必重接資料「怎麼流」（資料路徑），反之亦然。硬接線控制把這套邏輯實作成固定的邏輯閘；微程式控制則把訊號樣式存在一塊微小的內部記憶體裡。無論哪種，控制單元都是指令的意義（其運算碼）被翻譯成實體動作的地方。