应用处理器，简称AP（Application Processor），是手机“运行速度”的决定因素。AP包括了CPU（数据处理芯片）和GPU（图形处理芯片）。以iPhone4为例，苹果的A4处理器就包括了一颗主频为1GHz的45nm CPU，还集成了SGX535的GPU。
CPU（Central Processing Unit）是整个设备的运算处理核心，担任手机除通信功能外其他计算任务，包括内存管理、硬件系统调度等。CPU接收指令进行运算，再输出命令进行执行。
GPU英文全称Graphic Processing Unit。中文翻译为“图形处理器”，是一块高度集成的芯片，其中包含了图形处理所必须的所有元件，GPU和CPU之间通过RAM内存进行数据交换。在手机主板上，GPU芯片一般都是紧挨着CPU芯片的。
早期智能机（包括现在的低端智能机），所有的软件、游戏都是由CPU进行处理。但由于CPU的图形处理能力比较低，使得这些手机稍微大一点的游戏效果比较差，特别是大型3D游戏会“卡”。因此中高端手机会专设一个GPU（图形处理器），接管原来由CPU负责的所有图形显示功能、3D处理，还提供视频播放、视频录制和照相时的辅助处理。
这也使得CPU被大大解放，可以专心地处理纯指令，提高手机运行速度。
1.架构决定了CPU整体性能
架构是CPU的基础，对于处理器的整体性能起到了决定性的作用，不同架构的处理器同主频下，性能差距可以达到2～5倍。手机处理器的架构主要有ARM和Intel X86.
目前主流的处理器芯片厂商几乎都采用了ARM架构，比如高通、德州仪器、英伟达、三星及苹果，在此基础上开发得来CPU。千元级的低端智能手机或者很多低价的国产手机处理器会采用ARMII架构；主流中高端手机处理器基本上都采用了ARM Cortex-A8架构，比ARMI1性能提升3倍以上，而功耗却大大降低。比如德州仪器的OMAP34x0和OMAP36x0系列处理器。而高通骁龙S2/S3的Scorpion架构、三星蜂鸟、苹果A4处理器，均是在A8的基础上优化而来。代表机型包括了摩托罗拉DEFY、三星19000、苹果iPhone 4以及小米手机等。
目前的大部分双核处理器都采用了ARM Cortex-A9架构，比如Tegra 2、德州仪器OMAP44x0系列、三星猎户座E4210和苹果A5等，包括最近推出的首款四核处理器Tegra 3.ARM Cortex-A9可实现受到广泛支持的ARMv7体系结构的丰富功能。相对于ARM Cortex-A8，最大的区别在于支持多核心和乱序执行，并且性能得到了很大的提升。只有高通MSM8x60依然采用的是上一代的Scorpion架构。代表机型为摩托罗拉ME860、摩托罗拉Droid Razr、三星19100、iPhone 4S和HTC One X等。高通的下一代Krait（环蛇）架构，也是基于A9架构优化而来。
ARM最新发布的是传说中能像打桩机那样提速的28nm Cortex-A15.英伟达在CES2013（CES，国际消费类电子产品展览会）中就展示了基于Cortex-A15架构，代号为“Wayne”的处理器芯片Tegra 4.而真正已将其推向市场的是三星Galaxy S4，其搭载的处理器Exynos 5410同样基于Cortex-A15架构。三星Gal-axy S4预计2013年4月上市，有移动版、电信版、联通版，以及TD公开版四个版本。
Intel X86架构在PC中占据着无法撼动的霸主地位。然而在手机CPU领域，采用X86架构的不多。2012年，Intel公司重回手机芯片领域后，把联想和摩托罗拉作为首批重新基于英特尔架构做智能手机的合作伙伴。2012年6月，联想发布了全球第一款基于英特尔Medfield凌动处理器的智能手机K800.现在最新机型是采用了Intel芯片的MOT0788.
附录：能支持智能系统的ARM各架构列
ARM9：指令集ARMv5，5级流水线，1.IDMIPS/MHz。
ARMlOE：指令集ARMv5，Intel获得授权后发展的，如PXA270，PXA210系列，6/7级流水线，1.35DMIPS/MHz。
ARMII：指令集ARMv6，8级流水线，1.25DMIPS/MHz。
Cortex-A8：指令集ARMv7-A，13级整数流水线，超标量双发射，2.0DMIPS/MHz，标配Neon，不支持多核。
Scorpion：指令集ARMv7-A，高通获得指令集授权后在A8的基础上设计的。13级整数流水线，超标量双发射，部分乱序执行，2.IDMIPS/MHz，标配Neon，支持多核。
Cortex-A9：指令集ARMv7-A，8级整数流水线，超标量双发射，乱序执行，2.5DMIPS/MHz，可选配Neon/VFPv3，支持多核。
Cortex-A5：指令集ARMv7-A，8级整数流水线，1.57DMIPS/MHz，可选配Neon/VFPv3，支持多核。
Cortex-A15：指令集ARMv7-A，超标量，乱序执行，可选配Neon/VFPv4，支持多核。
2.三个评价CPU的主要参数
（1）核心数
购买手机的时候，我们通常会听到单核、双核、四核等概念。在2013年，基本上千元就可以买到四核的大屏TD智能机。三星电子在2013年拉斯韦加斯消费电子大展（CES）上甚至发布了八核智能手机处理器芯片，称其中4个处理器专为加快指令周期而设计，另外4个处理器则能有效提升电池续航力。
这里的核数，指的是一块CPU上能处理数据的芯片组数量。美国斯坦福大学提出了CMP单芯片多处理器（Chip Multiprocessors，CMP），设想将大规模并行处理器中的SMP（对称多处理器）集成到同一芯片内，各个处理器并行执行不同的进程。
通常，我们认为手机的处理速度也基本上遵循核心数越多速度越快的规律。然而目前不断升级的双核、四核甚至八核手机芯片处理器，做为市场卖点的意义大过于技术意义。如高通CEO保罗·雅各布在接受专访时就表示，强调手机“核”的数量会误导用户，因为消费者是希望下载更快、图形处理更顺畅、功耗更低，而不是关心手机芯片是几核；摩托罗拉在介绍自己首款的英特尔芯片的TD智能手机MT788时，也喜欢强调核数不等性能。
作为用户，我们要的是下载速度更快、图形处理更顺畅、功耗更低，而不是单单关心是核数。引用福建诺基亚讲师的说法：CPU之所以有核数，一言而蔽之，无非是为了解决速度越来越快的散热问题。
（2）主频
CPU另一个常见的参数是主频。常说的CPU是多少兆赫的，而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。主频即CPU内核工作的时钟频率（CPU Clock Speed），单位是兆赫（MHz）或千兆赫（GHz）。主频越高，发热量也越大。
通常在相同的条件下，主频和实际运算速度通常是正相关关系。即在相同条件下，主频越高，CPU内数字脉冲信号震荡的速度就越快，单位时间内CPU所能处理的指令越多，手机的速度就越快。但主频最快不等于速度最快。业界还有个说法叫“高频低能”，也就是主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。所采用的架构、CPU流水线的各方面性能指标等，都有可能影响CPU性能。
（3）制程工艺
这个参数在日常中我们用多少nm（纳米）来评价。数字越小，性能越强，65nm制程工艺就不如45nm制程的。制程工艺的nm是指IC内电路与电路之间的距离。更小的制程就会有更低的功耗和散热。也就是说可以在同样面积的芯片上集成更多的晶体，处理器的性能就越高。
芯片的工艺制程和架构通常是同时发展的，一般有更新架构的处理器，就会应用更先进的工艺制程。通常我们可以认为工艺制程越先进，CPU性能越强。目前TD芯片采用主流的40nm工艺，而在2012年12月5日，中国移动与诺基亚共同发布的Lumia 920T，采用了高通Snapdragon S4处理器，制程工艺已达到28nm。而14nm（或12nm）制程工艺将是下一代CPU的发展目标。
3.GPU的两个评价参数
在评价手机芯片的GPU如何强劲时，往往会提到一些参数，最常见的就是多边形生成能力和像素渲染能力。
多边形生成能力：在手机上，每一幅界面（包括游戏、系统界面），都是无数个大小不一的多边形互相拼接、遮盖而成的。多边形生成速度的快慢，决定了GPU对图形处理的速度。每秒钟生成的多边形越多，表明GPU的性能越高。
像素渲染能力：手机的屏幕是一个一个像素构成的，像素渲染的作用，就是决定每个像素是什么颜色，它的位置在哪里，具有什么图形属性等。没有像素渲染过的图，就是一行行枯燥的颜色及属性代码，无法被我们看到。像素填充率直接影响游戏中的光影特效，像素填充越高，游戏画质越好。
要注意的是，不同公司的GPU，他们的这些理论参数，并不具有直接的可比性。因为，各个GPU的供应商，他们给出这些理论数据的测试方式，可能不太一样。这也就是为什么有些GPU可能给出的理论参数比较高，但实际表现却很一般。
相关参数还包括：GPU的频率，同一个GPU，性能随频率线性提升，比如exynos4210的mali400mp4是267MHz，exynos4212是400MHz，exynos4412是440MHz。iPhone 3GS的sgx535是100MHz，iPhone 4的sgx535是200MHz；CPU，CPU对GPU的多边形和像素有定位作用，CPU越快，就越不会成为GPU多边形和像素生成速度的障碍；其他还包括，是有直接的显存还是与RAM通用，内存控制器是否直接建在GPU上（苹果A4、A5、A5x），系统给GPU的带宽，GPU的二级缓存大小等。
4.CPU和GPU的常规搭配
苹果的CPU配Imagination SGX GPU。
高通的Snapdragon CPU配自家Adreno GPU。
TI的OMAP CPU配Imagination SGX GPU。
nVIDIA的Tegra CPU配自家ULP Geforce GPU。
三星的Exynos CPU配ARM研发的Mali GPU。
MTK的CPU配Imagination SGX GPU。
国内的华为海思K3V2配Vivante的GC系列GPU。