借鑒制造工業生產線的理念，現代中央處理器也采用生產線設計。在工業制造中使用生產線可以提高單位時間的產量。在CPU中使用它也有助于提高CPU的頻率。讓我們以汽車裝配為例來解釋裝配線是如何工作的。假設組裝一輛汽車需要四個步驟:1 .沖壓:制造車身外殼和底盤等零件;2.焊接:將沖壓零件焊接成車身;3.涂裝:車身等主要部件的清洗、化學處理、拋光、涂裝和干燥;4.組裝:將零件(包括發動機和從外部購買的零件)組裝成汽車;同時，沖壓、焊接、噴漆和裝配相應需要四名工人。使用裝配線制造方法，同時組裝四輛汽車。如果不采用裝配線，第一輛車的裝配將不會開始，直到通過上述四個步驟完成下一輛車的裝配。最早的工業制造就是以這種原始方式進行的。不采用原來的裝配線制造方法，一次只裝配一輛車。
不久之后，人們發現當一輛汽車在某個時間被組裝時，其他三個工人都閑著。顯然，這是對資源的極大浪費!因此，我開始思考有效利用資源的方法:當第一輛車經歷沖壓進入焊接過程時，第二輛車的沖壓將立即開始，而不是等到第一輛車經歷所有四個過程。之后，每輛車在前一輛車被沖壓之后立即被沖壓進入，從而可以確保四個工人在隨后的生產中一直在操作，而不會造成人員閑置。這種生產方法就像流水一樣，所以叫做流水線。
中央處理器的工作也可以大致分為四個步驟:指令獲取、解碼、運算和結果寫入。采用管道設計后，指令(如待裝配的汽車)可以連續處理。在同樣長的時間內，顯而易見的是，采用流水線設計的中央處理器可以處理更多的指令。
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