计算机架构中指令级并行处理器的演进
冯·诺依曼处理器的演进可以归因于两个技术发展改进领域:时钟频率的提高和处理器功能的演进。功能演进主要通过提高内部操作、指令的发出和执行的并行度来实现。
演进经历了三个连续的阶段，第一阶段以传统的冯·诺依曼处理器为代表，其特点是指令的顺序发出和顺序执行，如图所示。
对更佳实现方案的探索推动了并行指令执行技术的引入。并行执行是通过引入多个(非流水线)执行单元，或者通过出现两个正交概念之一来实现的。 由于早期的ILP处理器使用顺序指令问题，因此演进的第二个阶段以标量ILP处理器为特征。
在这一演进过程中，通过使用多个流水线执行单元，并行执行的程度得到了进一步提升。虽然这提高了执行的并行度，但很快发现顺序指令问题不再能够为并行运行的流水线执行单元提供足够的指令。
正如Flynn(1966)很久以前预见的那样，指令问题会演变成瓶颈。因此，冯·诺依曼处理器演进的第三阶段已成定局，即顺序指令问题必须通过并行问题来恢复。由此，超标量ILP处理器开始出现。它们最初是作为统计调度的VLIW架构执行的，该架构发出多操作指令。
指令的发出和执行密切相关。指令执行的并行性越高，指令发出的并行性条件就越高。因此，冯·诺依曼处理器的演进以指令发出和执行并行性的持续和谐提升为标志。
流水线技术以增加硬件复杂度为代价提供了更高的性能。因此，流水线处理器于1970年左右首次应用于非常昂贵的超级处理器和矢量处理器。随后，流水线指令处理成为大型机的标准实现，并在20世纪80年代成为微处理器的标准实现。
大多数专用功能单元(例如FX或FP EU)也已实现流水线化。目前，流水线EU通常用作高级处理器(例如VLIW或超标量处理器)的构建模块。例如，PowerPC 601 有三个流水线 EU，分别用于 FX、FP 和分支执行。
另一类 ILP 处理器由 VLIW 和超标量处理器组成，它们与流水线处理器的显著区别在于，它们使用多个 EU 的复制机制。VLIW 和超标量处理器的基本结构都包含多个 EU，每个 EU 都能够对从寄存器文件中提取的数据进行并行操作，如图所示。在这两种类型的处理器中，各个 EU 都会执行指令并将结果一起写回寄存器文件。
