En flerkärnig processor är en integrerad krets som använder två eller flera individuella processorer, eller kärnor, för att hantera data. Kärnorna kan anslutas till en integrerad krets eller inkorporeras i separata stansar i ett chippaket. Varje kärna har sin egen cache och var och en har en separat kapacitet att bearbeta data.
Fördelen med en flerkärnig processor är ökad hastighet. En traditionell, enkärnig processor lagrar en del data i sin cache, och när data utanför cachen krävs måste den hämtas från andra platser som RAM (Random Access Memory). När detta händer saktar processorhastigheten ner till den maximala hastigheten för RAM-minnet eller annan lagringsenhet. Denna hastighet är vanligtvis mycket långsammare än den maximala processorhastigheten.
Flerkärniga processorer är snabbare eftersom varje kärna kan hantera sin egen dataström. Medan flerkärniga processorer fortfarande selektivt cachelagrar data och hämtar icke-cachad data från andra lagringsplatser, kan den extra kärnan eller kärnorna fortsätta att utföra kommandon och ta emot information med normal processorhastighet medan en annan processor hämtar nödvändig information från långsamma lagringsenheter. På så sätt behöver inte hela systemet sakta ner medan data hämtas.
En flerkärnig processor är särskilt värdefull för multitasking, där mer än ett program var och en betjänar sin egen uppsättning data för bearbetning. De separata dataströmmarna kan hanteras av olika kärnor, vilket ökar den totala bearbetningshastigheten. För att ett enskilt program ska kunna dra nytta av flerkärnig teknologi måste det ha simultane multi-threading technology (SMT) som gör att det kan skicka parallella uppsättningar instruktioner för de flera kärnorna att använda.
Den första kommersiellt tillgängliga flerkärniga processorn var dual-core processorn. Det finns även flerkärniga processorer med fyra, sex och åtta kärnor. Många moderkort är dock oförmögna att hantera så många kärnor. Flerkärniga system kan vara homogena, med alla identiska kärnor, eller heterogena, med användning av icke-identiska kärnor.
Även om flerkärniga processorer är avsedda att öka den totala hastigheten och prestanda, drar inte alla program fördel av flerkärnig bearbetningsteknik. Många program och till och med vissa operativsystem saknar den SMT som behövs för att använda mer än en bearbetningskärna. Operativsystem som använder bearbetning med flera kärnor är inte alltid utformade för att maximera bearbetningspotentialen för flera kärnor, så den fullständiga bearbetningskapaciteten försvinner ofta.
En flerkärnig processor tenderar att producera mer värme än en enkärnig processor, vilket orsakar värmehanteringsutmaningar. Mängden värme som produceras av en processor tenderar att öka exponentiellt med varje ytterligare kärna. Höga temperaturer kan göra att processorerna överhettas, vilket skapar driftsproblem och säkerhetsrisker. Processortillverkare har varit tvungna att investera avsevärd tid och teknik för att skapa lösningar på de termiska utmaningar som flerkärniga processorer erbjuder.