Die Central Processing Unit (CPU) ist das Gehirn eines Computers. Es verarbeitet alle Berechnungen des Systems, indem es jeweils eine arithmetische Berechnung durchführt: Addition, Subtraktion, Multiplikation oder Division. Der Atmega128® ist eine Mikrocontroller-Einheit, die Geschwindigkeiten von ungefähr 1 Million Instruktionen pro Sekunde (MIPS) pro Megahertz (MHz) Taktfrequenz verwendet. Das bedeutet, dass der Chip bei 1.0MHz pro Sekunde etwa eine Million Rechenlösungen berechnen kann.
Abgesehen von ihrer rohen Taktrate ist eine CPU nichts ohne ihren Speicher. Ohne die Möglichkeit, die berechneten Daten zu speichern, wären die Lösungen sofort verloren. Der Atmega128® enthält 128 Kilobyte Onboard-Flash-Speicher und zusätzlich vier Kilobyte elektronisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROM). EEPROM speichert die Informationen des Binary Input Output Systems (BIOS) für den Computer, an den der Chip angeschlossen ist. Das BIOS fungiert als Low-Level-Betriebssystem und steuert die an das System angeschlossene Hardware.
Der Atmega128® wird an das Motherboard im Computersystem angeschlossen. Wenn die CPU das Gehirn des Systems ist, ist das Motherboard das Rückgrat: Alle Komponenten des Computersystems sind mit ihm verbunden. Der Atmega128® wird über einen 64-Pin-Anschluss mit dem Motherboard verbunden. Das bedeutet, dass der Atmega128® nur mit Motherboards kompatibel ist, die diese 64-Pin-Verbindung unterstützen.
Wie alle elektronischen Geräte benötigt der Atmega128® zum Betrieb einen stetigen Stromfluss. Es läuft mit einer Spannung von 4.5 bis 5.5 Volt. Das Netzteil des Computers liefert diese Leistung, und die im System-BIOS im EEPROM des CPU-Chips gespeicherten Informationen legen den spezifischen Spannungswert fest.
Die maximale Betriebsfrequenz des Atmega128®-Mikroprozessors beträgt 16 MHz. Auch hier wird die spezifische Geschwindigkeit des Chips normalerweise über das BIOS des Geräts eingestellt. Generell gilt: Je schneller ein Chip läuft, desto mehr Strom und Wärme produziert er. Bei der vollen 16MHz-Geschwindigkeit wird der Atmega128® in der Lage sein, 16 Millionen Befehle pro Sekunde auszuführen.
Jeder CPU-Chip benötigt nicht nur eine bestimmte Spannung, sondern auch eine bestimmte Betriebstemperatur. Temperaturen unter dem Minimum verhindern, dass elektronische Signale durch den Chip fließen, und Temperaturen über dem Maximum verzerren den Chip selbst, sodass Signale nicht passieren können. Der Bereich des Atmega128® reicht von -40 bis 85 Grad Celsius (-40 bis 185 Fahrenheit). Wie bei der gesamten Elektronik verlängert jedoch ein Betrieb am unteren Ende dieser Skala die Nutzungsdauer des Chips.