L'architetturaneo-[senza fonte]scalare contemporanea (in ambiente anglosassone si utilizza il prefissosuper-) permette ilcalcolo parallelo su un singolochip. Ha prestazioni molto superiori a parità di frequenza diclock. Leunità centrali di elaborazione più versatili prodotte dal1998 hanno in effetti proprio questa architettura.
I processori più semplici, come loZ80 sono scalari: compiono un'operazione alla volta sul numero di operandi di questa. In unprocessore vettoriale invece, una singolaistruzione era applicata su di un vettore, formato da più dati raggruppati. In questo modo, un'applicazione che deve eseguire un'operazione su una grande quantità di dati è svolta con molta più rapidità. Un processore superscalare è una forma intermedia: istruzioni diverse trattano i propri operandi contemporaneamente, su diverse unitàhardware all'interno dello stesso chip. In questo modo nello stesso ciclo di clock possono essere eseguite più istruzioni.
Questa caratteristica però non è sufficiente perché unaCPU sia superscalare: unaCPU con unapipeline dati semplice, come quella del6502, che può quindi caricare un'istruzione, eseguirne un'altra e immagazzinare il risultato di quella ancora precedente non è necessariamente superscalare, pur accelerando la CPU rispetto a sistemi puramente seriali.
In unaCPU superscalare sono presenti diverse unità funzionali dello stesso tipo, con dispositivi addizionali per distribuire le istruzioni alle varie unità. Per esempio, sono generalmente presenti numerose unità per il calcolo intero (unità aritmetica e logica). Le unità di controllo stabiliscono quali istruzioni possono essere eseguite in parallelo e le inviano alle rispettive unità. Questo compito non è facile, dato che un'istruzione può richiedere il risultato della precedente come proprio operando, o può dover impiegare il dato conservato in un registro usato anche dall'altra istruzione; il risultato può quindi cambiare secondo l'ordine d'esecuzione delle istruzioni. La maggior parte delleCPU moderne dedica molta potenza per svolgere questo compito con la massima precisione possibile, per permettere al processore di funzionare a pieno regime in modo costante; compito che si è reso sempre più importante con l'aumento del numero delle unità. Mentre le primeCPU superscalari possedevano dueALU e unaFPU, sui processori più moderni come ad esempio ilPowerPC 970 possiede quattroALU, dueFPU e due unitàSIMD. Se il sistema di distribuzione delle istruzioni non mantiene occupate tutte le unità funzionali del processore, le sue prestazioni ne soffrono grandemente.
Le architetture superscalari ebbero origine nell'ambienteRISC, dato che questo tipo di design richiede unità funzionali semplici, che possono essere incluse in più esemplari in un'unicaCPU. Questa è la ragione per cui questi processori erano più veloci deiCISC tra glianni ottanta e glianni novanta. Tuttavia, col progresso della tecnologia, anche design ingombranti come l'IA-32 poterono essere progettati in modo superscalare.
Attualmente è impensabile un futuro miglioramento sensibile del sistema di controllo, ponendo di fatto un limite ai miglioramenti di prestazione dei processori superscalari. Il progettoVLIW (Very Long Istruction Word) cerca una soluzione scaricando parte del processo di controllo delle istruzioni in fase di scrittura del programma e dicompilazione, evitando al processore di doverlo ripetere ad ogniesecuzione del programma.
Altri progetti
Wikibooks contiene testi o manuali sulMicroprocessore superscalare
Portale Informatica: accedi alle voci di Wikipedia che trattano di informatica