本发明提供一种支持数据级并行和多指令融合的二维数据通路架构，包括逐层依次设置的并行乘法单元、二维算术单元和后处理单元；所述并行乘法单元由多个并行的乘法器构成，用于并行执行多路实数的相乘运算、指数运算或者旁路操作；所述二维算术单元的输入端连接所述并行乘法单元的输出端，且所述二维算术单元包括多个呈二维排布的纵向多层、各层横向并行的算术逻辑单元，各纵向多层之间以及各层横向并行的算术逻辑单元之间通过数据交换网络进行连接；所述后处理单元的输入端连接所述二维算术单元的输出端，用于执行后处理操作。本发明能够有效提高该架构在特殊数字信号处理中的普遍适用性，并有效提高架构的处理性能及效率。