Il existe actuellement plusieurs architectures de processeurs multi-cœurs. Outre les modèles d'Intel et AMD déjà cités, Sun Microsystems a développé sa gamme Niagara et Niagara II; IBM a développé sa gamme de PowerPC et sa ligne CellBE, commercialisée par IBM sous forme de serveur lame, par Mercury sous forme de châssis renforcé.
L'industrie cherche dans le même temps à multiplier le nombre de cœurs présents sur un processeur, comme par exemple Intel dans son projet Tera-Scale.
Malheureusement, cette approche comporte quelques désavantages, puisque les programmes doivent être repensés pour pouvoir exploiter pleinement les caractéristiques de ces processeurs. Dans le cas contraire, ils utilisent seulement un des cœurs, engendrant une baisse de performance par rapport aux attentes.
En 2006, très peu de logiciels gèrent le bi-cœurs, et globalement les logiciels ne sont pas conçus pour tirer le maximum de cette technologie (excepté dans le monde GNU/Linux où les applications sont portées en très grande majorité -près de 99.8%- sous plusieurs types d'architectures). Une fois effectuée une mise à niveau de tous les programmes vers la nouvelle architecture, les performances se détacheront nettement dans les applications gourmandes comme les jeux vidéo. À terme, les quadri-cœurs, formés de 4 cœurs, remplaceront les bi-cœurs, car le passage à cette architecture ne demande quasiment pas de modification logicielle.
Le marché des télécommunications a été l'un des premiers à adopter les processeurs multi-cœurs, aussi bien pour la couche d'acheminement des données que pour la couche de commande. Depuis, ces MPU sont en train de remplacer rapidement les processeurs réseaux (NP) qui étaient basés sur des architectures propriétaires à base de microcode et picocode. 6WIND a été la première société à fournir du logiciel réseau embarqué optimisé pour ces architectures multi-cœurs.
La programmation parallèle bénéficie également directement de plusieurs cœurs. Des modèles de programmation comme OpenMP and MPI peuvent être utilisés sur ces plateformes multi-cœurs. D'autres efforts de recherche sont également menés, par exemple le système Codeplay Sieve, les langages Ateji PX, Chapel de Cray, Fortress de Sun et X10 de IBM.