Dizajn središnje procesorske jedinice (CPU) je dizajn važnog aspekta računala. Dizajn obično provodi inženjer računalnog dizajna specijaliziran za procesore. Općenito, prvi korak dizajna CPU-a je odlučivanje koji su prioriteti dizajna i koji se ciljevi žele postići s CPU-om. Dizajniranje novog CPU-a može potrajati do pet godina, ponekad i dulje, a ukupni trošak razdoblja dizajna može se kretati u desecima milijuna američkih dolara (USD). Ovi troškovi variraju ovisno o vrsti CPU-a, koji se može kretati od visokih performansi do procesora niske klase za ugrađene uređaje i modele opće namjene.
Uvijek se mora pozabaviti nekoliko područja dizajna CPU-a, uključujući integraciju skupa instrukcija koji programeri mogu koristiti. Bez skupa instrukcija, programeri nisu u mogućnosti razviti programe koji se izvode na računalu koristeći dani CPU. Skup instrukcija specificira puno osnovnih informacija, kao što je kako čitati i pisati podatke i gdje se nalaze određene stvari poput memorije.
Drugi sastavni dio dizajna CPU-a je projektiranje fizičkog prikaza hardvera. Budući da je projektiranje CPU-a kompliciran, dugotrajan proces, obično je potrebno koristiti računalni simulator za vizualizaciju cjelokupnog prototipa hardvera. U većini slučajeva, mnogi CPU dizajneri rade zajedno na ovom aspektu CPU dizajna.
Jedan od posljednjih koraka dizajna CPU-a naziva se provjera pravila dizajna. Svrha ovog procesa je osigurati da dizajn CPU-a zadovoljava tehnička pravila koja se koriste kako bi se osigurala učinkovita proizvodnja čipa. Proizvodnja nije savršen proces, pa obično postoje varijable i neprecizne radnje. Dizajn čipa mora biti u stanju izdržati neke pogreške tijekom proizvodnje, ali i dalje ispravno funkcionirati.
Neki uobičajeni ciljevi dizajna postoje prilikom dizajniranja novog CPU-a, a često postoji više od jednog cilja za dati CPU. Ponekad dizajner želi napraviti CPU koji može učiniti više s manje. Cilj možda nije napraviti CPU koji je mnogo brži od postojećih dizajna, već proizvesti određeni standard koji je jeftiniji ili energetski učinkovitiji. U drugim slučajevima, cilj bi doista mogao biti izgradnja bržeg CPU-a bez obzira na cijenu ili potrošnju energije. Druga vrsta cilja dizajna mogla bi biti izgradnja CPU-a koji radi bolje kada se koristi u paralelnom računanju ili učinkovitije s određenim vrstama procesa.