Monisydäminen prosessori on integroitu piiri, joka käyttää kahta tai useampaa yksittäistä prosessoria tai ydintä tietojen käsittelyyn. Ytimet voidaan liittää yhteen integroituun piiriin tai liittää erillisiin muottiin sirupakkauksessa. Jokaisella ytimellä on oma välimuisti ja jokaisella on oma kapasiteetti tietojen käsittelyyn.
Monen ytimen prosessorin etuna on nopeus. Perinteinen yhden ytimen prosessori tallentaa joitakin tietoja välimuistiinsa, ja kun välimuistin ulkopuolisia tietoja tarvitaan, ne on haettava muista paikoista, kuten RAM-muistista. Kun näin tapahtuu, prosessorin nopeus hidastuu RAM -muistin tai muun tallennuslaitteen enimmäisnopeuteen. Tämä nopeus on yleensä paljon hitaampi kuin prosessorin suurin nopeus.
Monisydämiset prosessorit ovat nopeampia, koska jokainen ydin voi käsitellä omaa tietovirtaansa. Vaikka moniydinprosessorit välittävät edelleen valikoivasti tietoja ja noutavat välimuistiin tallennetut tiedot muista tallennuspaikoista, lisäydin tai ytimet voivat jatkaa komentojen suorittamista ja tiedon vastaanottamista normaalilla prosessorin nopeudella, kun taas toinen prosessori hakee tarvittavia tietoja hitaista tallennuslaitteista. Näin koko järjestelmän ei tarvitse hidastaa tietojen hakua.
Monisydäminen prosessori on erityisen arvokas moniajoon, jossa useampi kuin yksi ohjelma palvelee omia tietojaan käsittelyä varten. Erillisiä tietovirtoja voidaan käsitellä eri ytimillä, mikä lisää yleistä käsittelynopeutta. Jotta yksittäinen ohjelmisto voisi hyödyntää moniydintekniikkaa, sillä on oltava samanaikainen monisäikeinen tekniikka (SMT), jonka avulla se voi lähettää rinnakkaisia ohjeita useille ytimille.
Ensimmäinen kaupallisesti saatavilla oleva moniydinsuoritin oli kaksoisydinsuoritin. On myös moniydinprosessoreita, joissa on neljä, kuusi ja kahdeksan ydintä. Monet emolevyt eivät kuitenkaan kykene käsittelemään näitä monia ytimiä. Monisydämiset järjestelmät voivat olla homogeenisia, käyttäen kaikkia identtisiä ytimiä tai heterogeenisia käyttäen ei-identtisiä ytimiä.
Vaikka moniydinprosessorit on tarkoitettu lisäämään yleistä nopeutta ja suorituskykyä, kaikki ohjelmat eivät hyödynnä moniydinprosessointitekniikkaa. Monista ohjelmista ja jopa joistakin käyttöjärjestelmistä puuttuu SMT, jota tarvitaan useamman kuin yhden ytimen käyttämiseen. Useita ytimiä käyttäviä käyttöjärjestelmiä ei ole aina suunniteltu maksimoimaan moniydinprosessointipotentiaali, joten koko prosessointikyky jää usein toteuttamatta.
Monisydämisellä prosessorilla on taipumus tuottaa enemmän lämpöä kuin yhden ytimen prosessorilla, mikä aiheuttaa lämmönhallintahaasteita. Prosessorin tuottaman lämmön määrällä on taipumus kasvaa eksponentiaalisesti jokaisen ytimen kanssa. Korkeat lämpötilat voivat aiheuttaa prosessorin ylikuumenemisen, mikä aiheuttaa toimintaongelmia ja turvallisuusriskejä. Prosessorivalmistajat ovat joutuneet investoimaan paljon aikaa ja tekniikkaa ratkaisujen luomiseen moniydinsuorittimien aiheuttamiin lämpöhaasteisiin.