高性能的CPU與內嵌在CPU核心內的DRAM 為了使PSP的3D機能接近PS2的水平,SONY為PSP配備了兩顆R4000 CPU內核。R4000是MIPS技術公司開發的RISC(精簡指令集)處理器。 兩顆R4000 之壹的PSP CPU Core處理器頻率為333MHZ, 其具有128BIT的系統總線(註:也就是與內存或外部電路的連接總線)，通過它與Media Engine、Main Memory、Graphics Core1 、2、VME (Virtual Mobile Engine)以及DMAC[DMA是Direct Memory Access的縮寫。其意思是“存儲器直接訪問”。它是指壹種高速的數據傳輸操作，允許在外部設備和存儲器之間直接讀寫數據，即不通過CPU，也不需要CPU幹預。整個數據傳輸操作在DMAC--存儲器直接訪問控制器的控制下進行的。CPU除了在數據傳輸開始和結束時作壹點處理外，在傳輸過程中CPU可以進行其它的工作。這樣，在大部分時間裏，CPU和輸入輸出都處在並行操作。
它在PSP中的作用是通過它讓CPU與Optical Disc System、I/O設備相連來讀取和處理Optical Disc System、I/O設備（如手柄、顯示屏、U**等接口都是I/O設備）的信息]連接 。 PSP CPU Core1集成了I-Cache(指令緩存具體容量未知)、D-Cache(數據緩存 具體容量未知)與FPU、VFPU(Vector Unit)。其中PSP CPU Core的3D計算能力主要來源FPU與VFPU這兩個矢量單元，其浮點運算能力已經達到的2。6GFlops(是在有3D-CG Extended Instructions-3D擴展指令集參加工作時的數值),這已經是達到P3 733的浮點運算量了(這是加了SEE指令集工作的情況數值是2。93GFLOPS(SSE))很多人說PS2的GS支持的特效那麽少,為什麽遊戲中有那麽多不支持的特效其實就是因為EE的FPU與VUO VU1的功勞,使EE的總浮點運算能力達到了6。2 GFLOPS的浮點能力。而PSP的VFPU就相當於EE的VUO VU1,所以別看Graphics Core不支持很多特效，但是可以依仗FPU與VFPU來實現不支持的特效,很多人說為什麽不在Graphics Core中支持呢,因為現在的技術還沒有讓GPU可以模擬特效的能力,即使是nVIDIA的GeForce系列還是ATI的RADEON系列都只是對其固有的特效進行編程控制。對新增加的特效,如新的DIRECTX版本加入新特效就必須換新的支持這個DIRECTX版本的顯卡,而遊戲機不能象PC的顯卡那樣每6-8個月壹換代。而且 GPU的浮點運算雖然比CPU高，但卻是有局限性的。