指令管線（Instruction pipeline）

管線化是讓處理器變快的「生產線」絕招。CPU 不會把一條指令完全做完才開始下一條，而是把每條指令切成幾個階段——取指、解碼、執行、存取記憶體、寫回——同時處理五條不同指令，各自停在不同階段，就像工廠生產線上的車子：一個工作站裝輪胎，下一個站噴車身。

單一指令走完整條管線仍要（譬如）五個週期，但因為每個週期都有一條新指令進入，管線一旦填滿，處理器就能「每週期完成一條指令」——在不加快任何單一步驟的情況下吞吐量提升五倍。代價是：若某階段需要前一條指令尚未產生的結果，或分支讓下一條指令無法確定，生產線就會停頓。現代高效能核心跑 15 到 20 級管線，這也是為何一次分支預測錯誤可能浪費十幾個週期。