Векторно-конвейерные вычислительные системы относятся к классу SIMD-систем. Основные принципы, заложенные в архитектуру векторно-конвейерных систем: конвейерная организация обработки потока команд; введение в систему команд набора векторных операций, которые позволяют оперировать с целыми массивами данных. Основное назначение векторных операций состоит в распараллеливании выполнения операторов цикла, в которых обычно сосредоточена большая часть вычислительной работы.

Конвейеры операций находятся на нижнем уровне иерархии векторно-конвейерной системы (например, конвейер (pipeline) сложения вещественных чисел, конвейер умножения таких же чисел и т.п.).

Некоторая совокупность конвейеров операций объединяется в конвейерное функциональное устройство.

Векторно-конвейерный процессор представляет собой совокупность ряда конвейерных функциональных устройств.

Каждая часть конвейера операций называется ступень конвейера операций, например, ступенями конвейера сложения вещественных чисел могут быть вычитание порядков, сдвиг одной из мантисс, сложение мантисс, нормализация.

Общее число ступеней конвейера операций называется длина конвейера операций.

В векторно-конвейерных системах в рамках одного конвейерного функционального устройства аппаратно поддерживается зацепление конвейеров операций - соединение различных конвейеров операций в один конвейер, выполняющий некоторую составную операцию, например, сложение двух векторов, умножение результата на третий вектор и деление на четвертый.

В конвейере команд при исполнении одной команды готовится к исполнению несколько следующих команд, например, производится предвыборка (команда извлекается из КЭШ-памяти и размещается в одном из регистров арифметико-логического устройства системы), декодирование команды и т.д.

Векторно-параллельная вычислительная система обычно имеет иерархическую структуру. На нижнем уровне иерархии находятся векторные процессоры, представляющие собой совокупность скалярных процессоров (процессорных элементов), которые объединены некоторой коммуникационной сетью и в каждом такте синхронно выполняют одну и ту же команду над разными данными. На верхнем уровне иерархии векторные процессоры объединяются общей памятью или коммуникационной сетью, образуя NUMA-систему либо MPP систему.

Векторно-параллельный процессор представляет собой совокупность скалярных процессоров (процессорных элементов), которые объединены некоторой коммуникационной сетью и в каждом такте синхронно выполняют одну и ту же команду над разными данными.

Команда, выдаваемая устройством управления векторного процессора, содержит одинаковый адрес для всех процессорных элементов. С помощью специального «флага» можно запретить выполнение команды на данном скалярном процессоре, что и называется маскированием команды.