Neljatuumaline protsessor on üksus, mis koosneb neljast sõltumatust tuumast, mis töötlevad fikseeritud pikkusega või muutuva pikkusega andmeid. Kõik neli südamikku töötavad iseseisvalt, et lugeda ja täita arvutiprogrammi käske, mis võivad sisaldada andme- ja mälufunktsioone. Multiprotsessor jaotab erinevad protsessid üksikutele tuumadele, kasutades meetodit, mida nimetatakse multitegumtöötluseks. See meetod võib aidata toetatud operatsioonisüsteemil (OS) tõhusamalt töötada, eriti kui jaotatakse töötlemisvõimsus korraga mitmele ressursimahukale rakendusele.
Kuigi neljatuumaline protsessor toetab multitegumtöötlust, määrab OS, kui hästi arvutisüsteem mitme rakenduse korraga käitamisega hakkama saab. Multitegumtöö sõltub ülesannete sagedasest konteksti vahetamisest, et luua illusioon paralleelselt töötavatest rakendustest. Kuna sellel on rohkem tuumasid, saab neljatuumaline protsessor teoreetiliselt hakkama ülesannetega kiiremini kui ühe- või kahetuumalised protsessorid. Praktikas on aga mitu põhjust, miks neljatuumalised protsessorid ei pruugi olla kiiremad.
Vaatamata arusaamale, et rohkem südamikke peaks võrduma kiirema töötlemisega, sõltub neljatuumalise protsessori jõudluse paranemine eelkäijatega võrreldes rakenduse kasutamisest ja rakendamisest. Arvutisüsteemide neljatuumalisi protsessoreid turustatakse üldiselt kasutajatele, kes käitavad ressursimahukaid rakendusi, nagu videomängud, videotöötlustarkvara ja graafilised redaktorid. Paljud videomängud on kirjutatud nii, et nad kasutaksid optimaalselt ära mitut protsessorit.
Tarkvara, mis toetab mitme lõimega töötlemist, nagu paljud video- ja graafilised redaktorid, ei tegele ülesannetega lineaarselt. Selle asemel täidetakse ülesandeid paralleelselt mitmes protsessoris või tuumas. Peamiselt tänu parematele mitme keermestamise võimalustele on paljud võrdlustestid näidanud, et neljatuumalised protsessorid võimaldavad kiiremat video kodeerimise, renderdamise ja redigeerimise kiirust võrreldes ühe- ja kahetuumaliste protsessoritega.
Lisaks kahe- ja neljatuumalistele protsessoritele arendatakse ja juurutatakse veelgi suurema tuumaarvuga protsessoreid. Nagu varasemate mitmetuumaliste protsessorite puhul, lubab veelgi rohkemate tuumade lisamine töötlemiskiirust veelgi suurendada. Nende kiiruskasvude realiseerimisvõime näib aga sõltuvat tarkvara disainist, mis suudab ära kasutada uuemat tehnoloogiat andmete paralleelseks töötlemiseks saadaolevate tuumade arvu ulatuses.