Arvuti kahetuumaline protsessor on keskprotsessor (CPU), millel on samal stantsil kaks eraldi tuuma, millest igaühel on oma vahemälu. See on sisuliselt kaks mikroprotsessorit ühes. Seda tüüpi CPU-d on laialdaselt saadaval paljudelt tootjatelt. Samuti on välja töötatud muud tüüpi mitmetuumalisi protsessoreid, sealhulgas neljatuumalised neljatuumalised protsessorid, kuuetuumalised kuuetuumalised, kaheksatuumalised kaheksatuumalised ja mitmetuumalised veelgi suurema tuumade arvuga protsessorid.
Ühetuumalises või traditsioonilises protsessoris antakse protsessorile käskude jada, mille ta peab kiireks taastamiseks tellima, täitma ja seejärel valikuliselt vahemällu salvestama. Kui on vaja andmeid väljaspool vahemälu, hangitakse need süsteemisiini kaudu muutmälust (RAM) või salvestusseadmetelt. Juurdepääs neile aeglustab jõudlust maksimaalse kiiruseni, mida siin, RAM või salvestusseade võimaldavad, mis on palju aeglasem kui protsessori kiirus.
See olukord süveneb, kui arvutikasutaja tegeleb mitme ülesandega. Sel juhul peab protsessor lülituma kahe või enama andmevoo ja programmi komplekti vahel edasi-tagasi. CPU ressursid on ammendatud ja jõudlus kannatab.
Kahetuumalises protsessoris töötleb iga tuum samaaegselt sissetulevaid andmestringe, et parandada tõhusust. Nii nagu kaks pead on parem kui üks, nii on ka kaks kätt. Kui üks tuum töötab, võib teine pääseda juurde süsteemisiinile või käivitada oma koodi.
Kahetuumalise protsessori kasutamiseks peab operatsioonisüsteem suutma ära tunda mitme keermestamise ja tarkvara koodis peab olema samaaegselt mitme lõimega tehnoloogia (SMT). SMT võimaldab paralleelset mitme lõimega töötamist, kus tuumadele edastatakse paralleelselt mitme keermega käske. Ilma SMT-ta tunneb tarkvara ära ainult ühe tuuma. SMT-d kasutatakse ka mitme protsessoriga süsteemidega, mis on ühised serveritele.
Kahetuumaline protsessor erineb mitme protsessoriga süsteemist. Viimases on kaks eraldi CPU-d, millel on oma ressurss. Esimesel juhul jagatakse ressursse ja tuumad asuvad samas kiibis. Mitme protsessoriga süsteem on kiirem kui kahetuumalise protsessoriga süsteem ja kahetuumaline süsteem on kiirem kui ühetuumaline süsteem, kui kõik muu on võrdne.
Kahetuumaliste protsessorite atraktiivne väärtus on see, et nad ei vaja uusi emaplaate, kuid neid saab kasutada olemasolevates plaatides, millel on õiged pistikupesad. Tavakasutaja jaoks on jõudluse erinevus kõige märgatavam multitegumtöö ajal, kuni rohkem tarkvara on SMT-st teadlik. Mitut kahetuumalist protsessorit kasutavate serverite jõudlus paraneb märgatavalt.