單指令多數據（SingleInstructionMultipleData）簡稱SIMD。SIMD結構的CPU有多個執行部件，但都在同一個指令部件的控制下。SIMD在性能優勢呢：以加法指令為例，單指令單數據（SISD）的CPU對加法指令譯碼后，執行部件先訪問內存，取得個操作數；之后再一次訪問內存，取得第二個操作數；隨后才能進行求和運算。而在SIMD型CPU中，指令譯碼后幾個執行部件同時訪問內存，一次性獲得所有操作數進行運算。這個特點使得SIMD特別適合于多媒體應用等數據密集型運算。AMD公司的3DNOW！技術其實質就是SIMD，這使K6－2處理器在音頻解碼、視頻回放、3D游戲等應用中顯示出優異性能。
平時接觸的計算機都是標量機，向量機都是大型計算機，一般用于軍事工業，氣象預報，以及其他大型科學計算領域，這也說明了向量機都很貴。國產的銀河計算機就是向量機普通的計算機所做的計算，例如加減乘除，只能對一組數據進行操作，被稱為標量運算。向量運算一般是若干同類型標量運算的循環。向量運算通常是對多組數據成批進行同樣運算，所得結果也是一組數據。很多做科學計算的大（巨）型機都是向量機。