Суперскалярная архитектура процессора позволяет выполнять несколько инструкций одновременно за счёт включения в состав вычислительного ядра нескольких одинаковых функциональных узлов. 3

Процесс работы суперскалярного процессора: 4

1. Инструкция извлекается из потока инструкций, находящихся в памяти. 34
2. Определяется наличие или отсутствие зависимости инструкции по данным от других инструкций. 34
3. Инструкция выполняется. 34

Одновременное выполнение возможно в случаях, когда инструкции программы не зависят друг от друга. 4 Например, инструкция «a = b + c» и инструкция «d = e + f» могут быть выполнены одновременно, так как результат вычисления ни одной из них не зависит от результата вычисления другой. 4

Для устранения зависимостей, вызванных командами переходов, используется метод предсказания, позволяющий извлекать и условно исполнять команды предсказанного перехода. 2 Если позднее обнаруживается, что предсказание было сделано верно, то результаты условно исполненных команд принимаются. 2 Если предсказание было ошибочным, состояние процессора восстанавливается на момент принятия решения о выполнении перехода. 2

Большинство современных суперскалярных процессоров также имеют логику для изменения порядка команд, чтобы попытаться избежать остановок конвейера и увеличить параллельное выполнение. 5