¿Cuál es la diferencia entre procesadores escalares y superescalares?

Existen diferentes tipos de unidades de procesamiento central (CPU) disponibles para computadoras. Estos tipos de CPU no difieren realmente en términos de procesamiento de hardware y arquitectura. La mayoría de ellos realizan las tareas básicas de una CPU, como leer y escribir datos, aritmética básica y salto de dirección. Sin embargo, pueden diferir en términos de tamaños de bus y arquitectura de procesador. Hay varios tipos de hardware de procesador de computadora disponibles, dos de los cuales son los procesadores escalar y superescalar.

Un procesador que ejecuta datos escalares se llama procesador escalar. Usando operandos de punto fijo, las instrucciones enteras son ejecutadas por procesadores escalares incluso en su estado más simple. Los procesadores escalares más potentes suelen ejecutar tanto operaciones de punto flotante como enteras. Los procesadores escalares producidos recientemente contienen tanto una unidad de coma flotante como una unidad entera, todo en el mismo chip de CPU. La mayoría de estos procesadores escalares modernos usan instrucciones del tipo de 32 bits.

El procesador superescalar, por otro lado, ejecuta múltiples instrucciones a la vez debido a su número múltiple de tuberías. Esta estructura de CPU implementa paralelismo a nivel de instrucción, que es una forma de paralelismo en el hardware de la computadora, dentro de un solo procesador de computadora. Esto significa que puede permitir un rendimiento rápido de la CPU que ni siquiera es remotamente posible en otros procesadores que no implementan paralelismo a nivel de instrucción. En lugar de ejecutar una instrucción a la vez, un procesador superescalar utiliza sus unidades funcionales redundantes en la ejecución de múltiples instrucciones. Estas unidades funcionales no son núcleos de CPU separados, sino recursos de extensión de una sola CPU, como multiplicadores, desplazadores de bits y unidades lógicas aritméticas (ALU).

Las diferencias entre procesadores escalares y superescalares generalmente se reducen a cantidad y velocidad. Un procesador escalar, considerado el más simple de todos los procesadores, funciona en uno o dos elementos de datos de la computadora en un momento dado. El procesador superescalar funciona con múltiples instrucciones y varios grupos de múltiples elementos de datos a la vez. Los procesadores escalares y superescalares funcionan de la misma manera en términos de cómo manipulan los datos, pero su diferencia radica en cuántas manipulaciones y elementos de datos pueden trabajar en un momento dado. Los procesadores superescalares pueden manejar múltiples instrucciones y elementos de datos, mientras que el procesador escalar simplemente no puede, por lo que el primero es un procesador más potente que el segundo.

Los procesadores escalares y superescalares tienen algunas similitudes con los procesadores vectoriales. Al igual que un procesador escalar, un procesador vectorial también ejecuta una sola instrucción a la vez, pero en lugar de simplemente manipular un elemento de datos, su única instrucción puede acceder a múltiples elementos de datos. Similar al procesador superescalar, un procesador vectorial tiene varias unidades funcionales redundantes que le permiten manipular múltiples elementos de datos, pero solo puede funcionar en una sola instrucción a la vez. En esencia, un procesador superescalar es una combinación de un procesador escalar y un procesador vectorial.