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Un microprocesseur est un circuit électronique permettant de faire divers calculs. Il nécessite d'autres circuits pour fonctionner, tels que RAM, ROM, et périphériques d'entrées/sorties. La communication entre ces éléments se fait grâce à plusieurs bus : le bus d'adresse qui permet choisir "l'endroit" où lire et écrire les données, le bus de donnée qui fait transiter les données, et le bus de contrôle qui renseigne sur l'état du micro (Débordement, Interruptions activées, etc ...). Un microcontrôleur possède tous les éléments dans un même boîtier. Il suffit donc de le relier aux périphériques pour le mettre en oeuvre.

Il existe deux familles de microprocesseurs / microcontrôleurs (micros). Les micros CISC (Complete Instruction Set Computers) possèdent un grand nombre d'instructions (plusieurs dizaines, voir centaines) permettant de réaliser des opérations très variées. Chaque instruction est exécutée en un certain nombre de cycles d'horloge, dépendant de l'instruction elle même, mais aussi (et surtout) du mode d'adressage utilisé. L'autre famille de micros, RISC (Reduced Instruction Set Computers) possède un nombre d'instructions bien plus faible (quelques dizaines au maximum) qui permettent de réaliser des opérations simples (opérations logiques, sommes, etc...). Mais chaque instruction est exécutée en un seul cycle d'horloge. Il en résulte une vitesse de calcul très supérieure à celle de la famille CISC.

Les circuits tels que les x86, 68HC11 sont des circuits CISC,les microprocesseurs de Mac, les Pic, les processeurs Alpha sont du type RISC.

Dans une architecture de type Von Neumann, les codes opérations (opcodes) et les paramètres sont stockés les uns derrière les autres dans le programme. Avec une architecture Harvard, les opcodes et leurs paramètres sont situés à des endroits différents.

Les x86, 68HC11, ont une architecture Von Neumann. Les Pic ont une architecture Harvard.