Процессор функционирует под управлением программы, находящейся в ОП или в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), и его архитектура определяется, во многом, классом машины и спецификой решаемых задач. Если сЭВМ ориентирована на решение узкого класса задач по единой программе, но с различными данными, то программу можно поместить в ПЗУ, хранящее информацию даже при отключенном питании; ее в ряде случаев можно реализовать и аппаратно, т.е. "зашить" в электронные схемы машины. В последнем случае повышаются надежность и быстродействие сЭВМ. Такой подход широко используется, например, во многих видах бортовой ВТ, работающей в жестком режиме реального времени. Естественно, аппаратной реализации предшествуют тщательные отладка и апробация ПО сЭВМ. В зависимости от класса сЭВМ обеспечиваются языками программирования различного уровня (от микропрограммного до высокого). Например, бортовая система вертолета LHX (США) работает под управлением операционной системы, написанной на языке высокого уровня ADA и обеспечивающей мультипрограммный режим, параллельную работу процессорных модулей, а также межпрограммный и межпроцессорный обмены управляющей информацией и данными. Однако, не взирая на класс сЭВМ, они в основе своей обладают ограниченными аппаратными и вычислительными ресурсами.
Повышенные требования к производительности сЭВМ (в ряде случаев не менее 100 млн оп/с) и специфика решаемых задач стимулировали использование неклассической не-неймановской архитектуры организации вычислительного процесса. В первую очередь, это связано с распараллеливанием обработки; отдельные классы задач допускают высокую степень распараллеливания (обработка сигналов, распознавание образов, сортировка, векторно-матричные вычисления, моделирование и др.). Данный подход привел к созданию сЭВМ как автономного, так и сателлитного принципа использования. В первом случае сЭВМ нетрадиционной архитектуры (матричная, клеточная, систолическая и др.) используется самостоятельно (автономно) для решения предназначенных для нее задач. Во втором — сЭВМ используется в качестве сопроцессора мини-ЭВМ, ПК или ЭВМ другого класса. В качестве примера сателлитных сЭВМ ОС-архитектуры можно привести САМ-машины Тоффоли, ML-процессоры Легенди, однородные процессоры Фета, из которых две последние могут использоваться и в автономном режиме, например, в качестве встроенных в системы приема/передачи данных блоков кодирования/декодирования. Процессоры на основе вычислительной ОС-модели допускают высокий уровень распараллеливания вычислений и обработки, который присущ хоть и широким классам задач, но малочисленным. Поэтому при современной электронной технологии ВТ на основе ОС-вычислителей может носить только специальный характер. В настоящее время имеется достаточно много практических реализации специализированных клеточных процессоров на основе ОС-вычислителей, ориентированных, в первую очередь, на специальные вычисления, обработку изображений и распознавание образов. Однако при переходе на опто- или биотехнологию ситуация может резко измениться в сторону универсализации вычислительных ОС-моделей. Уже сейчас разрабатываются оптические спецпроцессоры для вёкторно-матричных операций. Вторым направлением развития класса сЭВМ являются работы по созданию оптических спецпроцессоров для обработки изобразительной информации и сигналов. Третьим перспективным направлением разработки специальной ВТ нетрадиционной архитектуры можно считать мультипроцессорные, распределенные и иерархические системы и сети, образующие уже комплексы и системы сЭВМ.
Наряду с нетрадиционной происходит дальнейшее развитие сЭВМ в рамках неймановской традиционной архитектуры. Здесь, наряду с передачей аппаратуре все большего числа программных функций (вплоть до полного погружения ПО в аппаратуру) разрабатываются сЭВМ с аппаратной реализацией трансляторов с языков высокого уровня (Fortran, Pascal, Forth, ADA и др.).
