Un procesador de cuatro núcleos es una sola unidad compuesta por cuatro núcleos independientes que procesan datos de longitud fija o de longitud variable. Cada uno de los cuatro núcleos funciona de forma independiente para leer y ejecutar las instrucciones del programa de computadora, que pueden incluir funciones de datos y memoria. El multiprocesador asigna diferentes procesos a núcleos individuales mediante un método conocido como multitarea. Este método puede ayudar a que un sistema operativo (SO) compatible se ejecute de manera más eficiente, especialmente cuando se asigna potencia de procesamiento a múltiples aplicaciones de uso intensivo de recursos al mismo tiempo.
Si bien un procesador de cuatro núcleos admite la multitarea, es el sistema operativo el que determina qué tan bien un sistema informático manejará la ejecución de múltiples aplicaciones a la vez. La multitarea depende del cambio frecuente de contexto de las tareas para producir la ilusión de aplicaciones que se ejecutan en paralelo. Dado que tiene más núcleos, un procesador de cuatro núcleos es, en teoría, capaz de manejar tareas más rápidamente que los procesadores de uno o dos núcleos. En la práctica, sin embargo, existen múltiples razones por las que los procesadores de cuatro núcleos pueden no ser más rápidos.
A pesar de la percepción de que más núcleos deberían equivaler a un procesamiento más rápido, la mejora del rendimiento del procesador de cuatro núcleos con respecto a sus predecesores depende del uso y la implementación de la aplicación. Los procesadores de cuatro núcleos en los sistemas informáticos generalmente se comercializan para usuarios que ejecutan aplicaciones de uso intensivo de recursos, como videojuegos, software de edición de video y editores gráficos. Muchos videojuegos están escritos para que hagan un uso óptimo de los multiprocesadores.
El software que admite subprocesos múltiples, como muchos editores de video y gráficos, no maneja las tareas de manera lineal. En cambio, las tareas se ejecutan en paralelo a través de múltiples procesadores o núcleos. Principalmente debido a las mejores capacidades de subprocesos múltiples, muchas pruebas comparativas han demostrado que los procesadores de cuatro núcleos permiten velocidades de codificación, reproducción y edición de video más rápidas en comparación con los procesadores de uno y dos núcleos.
Además de los procesadores de dos y cuatro núcleos, se están desarrollando e implementando procesadores con un número aún mayor de núcleos. Al igual que con los procesadores de múltiples núcleos anteriores, agregar aún más núcleos promete aumentos aún mayores en la velocidad de procesamiento. Sin embargo, la capacidad de lograr estas ganancias de velocidad parece depender del diseño de software que puede aprovechar la tecnología más nueva para procesar datos en paralelo a través del número de núcleos disponibles.