В настоящее время для повышения производительности микропроцессоров используется ряд новых подходов, основными из которых являются:

CMP (Chip Multi ProcessINg) - создание на одном кристалле системы из нескольких микропроцессоров (многоядерность);

SMT (Simultaneous MultiThreadINg) - многонитевая архитектура;

EPIC (Explicitly Parallel INsTRuction ComputINg) - вычисления с явным параллелизмом в командах.

Направление CMP обеспечивается возросшими технологическими возможностями, которые позволяют создать на одном кристалле несколько микропроцессоров и организовать их работу по принципу мультипроцессорных систем.2. Направление SMT в развитии архитектуры микропроцессоров базируется на том, что одна задача не в состоянии полностью загрузить все возрастающие ресурсы микропроцессора. Поэтому на одном процессоре осуществляется запуск нескольких задач одновременно, при этом распараллеливание программ осуществляется аппаратными средствами МП. Направление EPIC фактически использует известную технологию VLIW (Very Large INsTRuction Word) - очень длинного командного слова.Распараллеливание алгоритма между исполнительными модулями производится компилятором на этапе создания машинного кода, когда команды объединяются в связки и не конкурируют между собой за ресурсы микропроцессора. При этом упрощается блок управления на кристалле.

MMX-технологии является новый принцип обработки информации - обработка по схеме SIMD (SINgle INsTRuction - MultIPle Data: один поток команд - много потоков данных). Этот вид обработки подразумевает, что с помощью одной команды выполняется одна и та же операция сразу над несколькими операндами, например, производится суммирование нескольких пар слагаемых. Такой подход требует поддержки как со стороны системы команд и форматов данных, так и на аппаратном уровне.

В микропроцессоре Pentium MMX появились 4 новых типа данных . Для хранения этих данных в микропроцессоре были использованы 80-разрядные регисры процессора обработки чисел с плавающей точкой. Многофункциональное использование регистров FPUтребовало, чтобы их содержимое сохранялось в памяти компьютера при переходе от обработки чисел с плавающей запятой к обработке данных MMX и обратно, что несколько ухудшало производительность микропроцессора. Однако это позволило существовавшим в то время операционным системам использовать стандартные механизмы работы с регистрами FPUпри сохранении и восстановлении регистров в процессе переключения задач и не потребовало каких-либо доработок ОС. В систему команд микропроцессора Pentium MMX были включены 57 новых инструкций. Их использование было призвано, во-первых, уменьшить время выполнения мультимедийных приложений, а во-вторых, минимизировать конфликты в конвейере, который становился все более многоступенчатым, что приводило к существенным потерям в производительности из-за конфликтов.

Технология SSE, SSE-2.Развитием идеи SIMD для вещественных чисел стала технология SSE (Streamed SIMD Extensions), впервые представленная в процессорах Pentium III. Блок SSE дополняет технологию MMX восемью 128-битными регистрами XMM0-XMM7 и 32-битным регистром управления и состояния MXCSR. Регистры XMM0-XMM7 независимы, т.е., в отличие от регистров MM0-MM7, не отображаются ни на какие другие регистры процессора. Инструкции SSE оперируют 128-битным типом данных - "упакованные одинарной точности" (4 х 32 бит), содержащим 4 вещественных числа в формате IEEE-754 single precision. Инструкции SSE могут выполнять операции над "пакетами" вещественных чисел, т. е. одна инструкция выполняет операцию над пакетом из четырех пар вещественных чисел 754 single precision. Инструкции SSE могут выполнять операции над "пакетами" вещественных чисел, т. е. одна инструкция выполняет операцию над пакетом из четырех пар вещественных чисел.В МП Pentium 4 была представлена технология SSE2, дополняющая SSE новыми типами данных и новыми инструкциями. Инструкции SSE2 также оперируют 128-битными регистрами XMM0-XMM7, но при этом добавлены пять новых типов данных:

упакованные двойной точности (2 х 64 бит IEEE-754 double precision);

упакованные байты (16 x 8 бит);

упакованные слова (8 х 16 бит);

упакованные двойные слова (4 х 32 бит);

упакованные четверные слова (2 х 64 бит).

Все команды MMX, SSE и SSE2 доступны в любом режиме работы процессора: реальном, защищенном, виртуальном.