Există o diferență majoră între două dintre formatele principale – procesoare scalare și matrice – în care un sistem informatic procesează informații. În timp ce procesoarele scalare lucrează pe un articol de date la un moment dat, procesoarele matrice pot aborda mai multe fluxuri de date simultan. Ambele procesoare, însă, fac parte din unitatea centrală de procesare (CPU), care controlează toate acțiunile unui computer și poate gestiona toate datele. Procesoarele scalare și matrice efectuează multe dintre aceleași operațiuni, dar într-un mod diferit, făcându-le potrivite pentru un scop diferit și asigurându-se că toate funcțiile de la cele mai simple la cele mai complexe pot fi îndeplinite.
Procesoarele matrice aplică o singură instrucțiune la mai multe matrice sau matrice de date simultan înainte de a trece la următoarea instrucțiune. Acest lucru permite procesoarelor matrice să funcționeze mult mai rapid, deoarece procesorul nu trebuie să aștepte ca primul set de instrucțiuni să fie efectuat pentru un articol înainte de a trece la următorul. Mulți dintre pașii necesari pentru a efectua o operațiune sunt eliminați deoarece computerul preia mai multe elemente în același timp, efectuează operația pe toate, apoi o rescrie în memorie, în loc să repete pașii cu fiecare nouă bucată de date.
Procesoarele scalare operează pe un articol de date la un moment dat înainte de a trece la următorul articol. Fiecare instrucțiune trebuie efectuată pe elementul curent înainte de a trece la următoarea instrucțiune. La sfârșitul buclei, setul de instrucțiuni este executat pe următorul articol în secvență. Aproape toate procesoarele de pe piața de masă sunt scalare, deși pot avea elemente care funcționează mai mult ca procesoare matrice.
Supercalculatoarele din anii 1980 și 1990 au fost proiectate pentru a procesa cantități mari de date folosind o singură instrucțiune-multiple-date. Procesoarele cu matrice au făcut posibilă manipularea datelor științifice și de cercetare într-un timp mai scurt. Deși poate părea intuitiv că procesoarele matrice ar gestiona toate funcțiile CPU mai repede decât procesoarele scalare, acesta nu este cazul. Procesoarele matrice sunt capabile să gestioneze eficient cantități mari de date, dar deoarece funcția necesită ca CPU să fie mai complex, operațiunile mai simple sunt mai dificil de efectuat.
Diferențele dintre procesoarele scalare și cele cu matrice au devenit mai puțin pronunțate odată cu introducerea microprocesoarelor în 1994. De atunci, microprocesoarele cu elemente de date cu o singură instrucțiune-multiple-date au devenit norma și au redus și mai mult decalajul dintre procesoarele scalare și matrice. Consolele de jocuri video și acceleratoarele grafice au propriul procesor grafic care rulează în paralel cu CPU-ul scalar principal, eliberând astfel CPU-ul principal pentru a îndeplini funcții non-grafice.