Il existe une différence majeure entre deux des principaux formats – les processeurs scalaires et matriciels – dans lesquels un système informatique traite les informations. Alors que les processeurs scalaires travaillent sur un élément de données à la fois, les processeurs matriciels peuvent gérer plusieurs flux de données simultanément. Les deux processeurs, cependant, font partie de l’unité centrale de traitement (CPU), qui contrôle toutes les actions d’un ordinateur et peut gérer à tout moment les données. Les processeurs scalaires et matriciels effectuent bon nombre des mêmes opérations, mais d’une manière différente, chacun étant adapté à un objectif différent et garantissant que toutes les fonctions, des plus simples aux plus complexes, peuvent être accomplies.
Les processeurs matriciels appliquent une seule instruction à plusieurs tableaux ou matrices de données simultanément avant de passer à l’instruction suivante. Cela permet aux processeurs matriciels de fonctionner beaucoup plus rapidement car le processeur n’a pas besoin d’attendre que le premier ensemble d’instructions soit exécuté sur un élément avant de passer au suivant. La plupart des étapes requises pour effectuer une opération sont éliminées car l’ordinateur récupère plusieurs éléments en même temps, effectue l’opération sur chacun d’eux, puis la réécrit en mémoire, au lieu de répéter les étapes avec chaque nouvelle donnée.

Les processeurs scalaires opèrent sur un élément de données à la fois avant de passer à l’élément suivant. Chaque instruction doit être exécutée sur l’élément en cours avant de passer à l’instruction suivante. À la fin de la boucle, l’ensemble d’instructions est exécuté sur l’élément suivant dans la séquence. Presque tous les processeurs grand public sont scalaires, bien qu’ils puissent avoir des éléments qui fonctionnent davantage comme des processeurs matriciels.

Les superordinateurs des années 1980 et 1990 ont été conçus pour traiter de grandes quantités de données en utilisant une seule instruction-données multiples. Les processeurs matriciels ont permis de manipuler les données scientifiques et de recherche en un temps plus court. Bien qu’il puisse sembler intuitif que les processeurs matriciels gèrent toutes les fonctions du processeur plus rapidement que les processeurs scalaires, ce n’est pas le cas. Les processeurs matriciels sont capables de gérer efficacement de grandes quantités de données, mais comme la fonction nécessite que le processeur soit plus complexe, des opérations plus simples sont plus difficiles à effectuer.

Les différences entre les processeurs scalaires et matriciels sont devenues moins prononcées avec l’introduction des microprocesseurs en 1994. Depuis lors, les microprocesseurs comportant des éléments d’une seule instruction-données multiples sont devenus la norme et ont encore réduit l’écart entre les processeurs scalaires et matriciels. Les consoles de jeux vidéo et les accélérateurs graphiques ont leur propre processeur graphique qui s’exécute en parallèle avec le processeur scalaire principal, libérant ainsi le processeur principal pour exécuter des fonctions non graphiques.