簡介
單處理機系統只有一條指令流水線，只有一個多功能的操作部件，每個時鐘周期"取指令"和"分析"完成一條指令。在許多流水線處理機中，指令流水線的流水段數k=4；它把一條指令的執行過程主要分解為"取指令"、"分析"、"執行"和"寫結果"4個階段。指令所要執行的功能主要在多功能操作部件中，在"執行"這一流水段完成。多數流水線處理機的多功能操作部件採用流水線結構。有的簡單指令，只要一個時鐘周期就能夠在"執行"流水段中完成，而比較複雜的指令往往需要多個時鐘周期。另外，還有條件轉移等的影響；因此，一般流水線標量處理機每個時鐘周期平均執行指令的條數小於1，即它的指令級並行度ILP<1。
超標量、超流水線和超標量超流水線三種處理機在一個時鐘周期內可以執行完成多條指令，即它們的指令級並行度ILP都大於1。
單處理機系統與多處理機系統區別
早期的計算機系統是基於單個處理器的順序處理機器。程式設計師編寫串列執行的代碼，讓其在CPU上串列執行，甚至每一條指令的執行也是串列的(取指令、取運算元、執行操作、存儲結果)。為提高計算機處理的速度，首先發展起來的是聯想存儲器系統和流水線系統，ghostwin7前者提出了數據驅動的思想，後者解決了指令串列執行的問題，這兩者都是最初計算機並行化發展的例子。隨著硬體技術的進步，並行處理技術得到了迅猛的發展，計算機系統不再局限於單處理器和單數據流，各種各樣的並行結構得到了套用。目前計算機系統可以分為以下4類。
(1)單指令流單數據流(SISD)。一個處理器在一個存儲器中的數據上執行單條指令流。
(2)單指令流多數據流(SIMD)。單條指令流控制多個處理單元同時執行，每個處理單元包括處理器和相關的數據存儲，一條指令事實上控制了不同的處理器對不同的數據進行操作。向量機和陣列機是這類計算機系統的代表。
(3)多指令流肀數據流(MISD)。一個數據流被傳送給一組處理器通過這一組處理器卜的不同指令操作最終得到處理結果。該類計算機系統的研究尚在實驗室階段。
(4)多指令流多數據流(MIMD)。多個處理器對各自不同的數據集同時執行不同的指令流。可以把MIMD系統劃分為共享記憶體的緊密耦合MIMD系統和記憶體分布的鬆散耦合MIMD系統兩大類。
