A. Các kiểu của bộ xử lý song song:

   Đơn vị xử lý trung tâm (CPU) đọc các lệnh và các toán hạng từ bộ nhớ, thực hiện các lệnh, và chuyển kết quả vào lại bộ nhớ chính. Các bước thực hiện lệnh này gộp lại thành 1 chu kỳ lệnh. Các lệnh có thể hình thành một chuỗi các lệnh liên tiếp nhau đọc từ bộ nhớ vào bộ xử lý, trong khi các toán hạng cũng hình thành 1 chuỗi các toán hạng theo sau đi tới.

  Nếu đặt MI và MD là số các chuỗi lệnh và các chuỗi dữ liệu tương ứng, thì theo M.J.Flynn, các máy tính được phân loại thành 4 nhóm dựa trên số lượng MI và MD được CPU xử lý như sau:

Phân loại Flynn:

Một chuỗi lệnh một chuỗi dữ liệu SISD

MI = MD = 1.Hầu hết các máy tình và máy vi tính sử dụng với 1 chip VXL các loại là những máy tình kiểu SISD.

Một chuỗi lệnh nhiều chuỗi dữ liệu SIMD:

MI = 1, MD>1. Trong hệ thống máy tính SIMD có nhiều bộ xử lý làm việc song song với nhau, thực hiện một mệnh lệnh giống nhau nhưng với những dữ liệu khác nhau. Những dạng máy tính chuyên dùng cho xử lý vector và mảng là những máy tinh SIMD.

Nhiều chuỗi lệnh một chuỗi dữ liệu MISD:

MI >1, MD=1. Trong các máy tính MISD có nhiều bộ xử lý làm việc song song và xử lý các chức năng riêng biệt nhưng với dữ liệu giống nhau.

Nhiều chuỗi lệnh nhiều chuỗi dữ liệu MIMD:

MI > 1, MD>1. Thuộc vào nhóm này là các máy tình có kiến trúc đa xử lý, một bộ VXL làm việc song song độc lập với nhau, thì hành nhiều mệnh lệnh khác nhau với các dòng dữ liệu khác nhau.

b.Phân loại theo câu trúc:

Một máy tính có thể được xem như một tập hợp n>=1 bộ xử lý hay đơn vị xử lý trung tâm (CPU): P1, P2 .. Pn và m>=0 đơn vị nhớ chia sẻ hoặc module nhớ M1, M2 .. Mm  kết nối trong mạng N bên trong hệ thống máy tính

Trong hệ thống máy tính tuần tự, n=m=1 và N chỉ là một Bus đơn.

1.      May tính chia sẻ bộ nhớ

      Hệ thống máy tình với tổ chức mà trong đó các đơn vị kết nối trên mạng N là m thành một bộ nhớ chính tổng thể đảm bảo chia sẻ cho tất cả các đơn vị xử lý.

2.      Máy tính phân tán bộ nhớ:

      Hệ thống máy tình mà trong đó mỗi đơn vị xử lý kết nối với một đơn vị nhớ tạo thành một khối xử lý riêng (với tài nguyên riêng) và kết nối với nhau trên mạng kết nối N để trao đổi tài nguyên.

      Cấu trúc kết nối mạng N cũng được phân loại.

1.      Bus chia sẻ đơn:

Được sử dụng nhiều trong các hệ thống máy tính tuần tự cũng như máy tính song song.

Nhược điểm: Khi n và m lớn thì tốc độ Bus đơn phải rất nhanh à nhiều sự đụng độ canh truy nhập bus à  tăng thời gian chờ đợi.

2.      Nhiều bus:

      Khắc phục được nhược điểm của bus đơn.

      Nhược điểm: Khi sự cố xảy ra với một bus nào đó thì hiệu suất mạng giảm đi rõ rệt cũng như gia tăng lỗi.

3.      Các bus giao nhau:

      Ta có một kết nối kiểu ma trận 2 chiều n x m.

      Khắc phục được nhược điểm của cấu trúc nhiều Bus.

      Nhược điểm: Xảy ra tất cả đơn vị xử lý cùng truy nhập vào một đơn vị nhớ.

4.      Kết nối hình cây:

      Dạng kết nối này không phức tạp nhưng có tốc độ trao đổi chậm, khi có sự cố xảy ra ở đơn vị xử lý mẹ thì sẽ làm mất đi liên hệ với các đơn vị xử lý con à sự loại bỏ nhiều đơn vị xử lý trong nhánh      

5.      Mạng kết nối siêu lập thể n-chiều:

Một dạng cấu trúc kết nối bên trong động có thẻ được xây dựng bằng sử dụng các thành phần chuyển mạch 2-trạng thái.

      B. Các bộ xử lý cấu trúc ống:

      Bộ xử lý cấu trúc ống gồm có một chuỗi liên tiếp các mạch xử lý mà các mạch xử lý đó thường được gọi là các phân đoạn hay tầng. Thông qua chuỗi này dòng toán hạng được xử lý. Mỗi phân đoạn xử lý từng phần các toán hạng và kết quả cuối cùng chỉ nhận được khi toàn bộ chuỗi các toán hạng đã đi qua hết các phân đoạn của ống.

Các thanh ghi Ri là những bộ đệm nhận dữ liệu Di-1 từ phân đoạn Si-1, ngoại trừ thanh ghi R1 nhận dữ liệu từ bên ngoài ống. Các dữ liệu Di-1 là các kết quả tính được trong chu kỳ nhịp đồng hồ trước của các đơn vị tính Ci-1. Khi Di-1 đã được nạp vào Ri thì Ri tách logic khỏi đầu vào, và Ci sử dụng Di-1 để tính ra kết quả mới Di. Như vậy, trong mỗi chu kỳ nhịp đồng hồ mỗi phần đoạn chuyển dữ liệu cũ của nó tới phân đoạn sau và cũng tính kết quả mới nhờ dữ liệu nhờ dữ liệu nhận từ phân đoạn trước.

Một đường ống lệnh đơn giản có thể được tổ chức gồm 2 phân đoạn: phân đoạn đọc lệnh (S1), phân đoạn thực hiện lệnh (S2):

            Một đường ống lệnh cơ bản có thể hình thành nhờ phân theo chu kỳ lệnh: đọc lệnh (S1), giải mã lệnh (S2), đọc các toán hạng (S3), thực hiện lệnh (S4), cất giữ kết quả (S5).

            Nhiều nhóm lệnh số học phức tạp có thể được thực hiện theo kiến trúc ống sau: