Superskalární návrh procesoru umožňuje v rámci jednoho procesoru provádět paralelní výpočty zvané paralelismus na úrovni instrukcí, což umožňuje provádět více práce při stejné taktovací frekvenci. To znamená, že procesor během jednoho taktu provede více než jednu instrukci tím, že spustí více instrukcí současně (tzv. dispečink instrukcí) na duplicitních funkčních jednotkách. Každá funkční jednotka je pouze prováděcí prostředek uvnitř jádra procesoru, jako je aritmeticko-logická jednotka (ALU), jednotka plovoucí desetinné čárky (FPU), bitový posuvník nebo násobička.
Většina superskalárních procesorů je také pipelinovaná, ale je možné mít nepipelinovaný superskalární procesor nebo pipelinovaný nesuperskalární procesor.
Superskalární technika je podporována několika funkcemi jádra procesoru:
- Pokyny pocházejí z uspořádaného seznamu pokynů.
- Hardware procesoru dokáže zjistit, které instrukce mají jaké datové závislosti.
- Možnost čtení více instrukcí za jeden takt
Každá instrukce provedená skalárním procesorem mění jednu nebo dvě datové položky najednou, ale každá instrukce provedená vektorovým procesorem zpracovává mnoho datových položek najednou. Superskalární procesor je směsicí obou:
- Každá instrukce zpracovává jednu datovou položku.
- Uvnitř každého jádra procesoru je více duplicitních funkčních jednotek, takže více instrukcí zpracovává nezávislé datové položky současně.
V superskalárním procesoru načítá instrukční dispečer instrukce z paměti a rozhoduje, které z nich mohou být spuštěny paralelně, a rozesílá je na více duplicitních funkčních jednotek, které jsou v procesoru k dispozici.
Návrh superskalárního procesoru se zabývá zvýšením přesnosti dispečinku instrukcí a umožňuje mu udržet více funkčních jednotek neustále zaneprázdněných. Od roku 2008 jsou všechny univerzální procesory superskalární, typický superskalární procesor může obsahovat až 4 jednotky ALU, 2 jednotky FPU a dvě jednotky SIMD. Pokud dispečer nedokáže udržet všechny jednotky obsazené, výkon procesoru bude nižší.
