1 .计算机CPU体系结构
照片来自计算机的构成原理：
2 .指令流水原理
为了简单起见，把命令的处理过程分为取令和执行命令两个阶段，在没有采用命令流程技术的计算机上，取令和执行命令是反复进行的，各命令按以下顺序串联执行。
命令1---- -执行命令1----执行命令2---- -执行命令3---- -执行命令3---- -在上述流程中，取命令的操作可以由命令部件进行，执行命令的操作可以由执行部件进行进一步分析结果表明，该顺序执行虽然控制简单，但运行中各部件的利用率不高。 例如，指令部件在动作中时，执行部件基本为空，执行部件在动作中时，指令部件基本为空。
其实，当一个指令处于执行阶段时，我们可以利用这个时间取下一个指令。 这样，删除下一个指令的操作和执行当前指令的操作同时进行，两个不同的指令重叠在一起由CPU处理。 这就是命令的二次流程。 如下图所示。
为了进一步提高处理速度，可以将指令的处理过程分解为更精细的子阶段：
命令解码DI确定计算操作数地址CO的操作数的有效地址。 3 )寄存器间接地址、间接地址、索引、源地址、相对地址等各种地址计算方式(4)计算操作数FO计算操作数)将执行命令EI的结果存储在目标位置(寄存器)6)写入操作假设上述各段时间均相等，采用指令流水技术后，可形成指令六级流水序列，如下图所示。
3 .指令流水的多种优化技术
流水线技术给计算机系统的结构带来了巨大的革新。 为了进一步发展，在处理上采用了良好的指令调度算法，重新组织指令的执行顺序，减少相关干扰，优化编译，除此之外，还开发了流水线中的多发技术，实现了一个时钟周期(机器CPU主频的倒数) 常见的多发技术包括超标量(Super Scalar )技术、超级流水线技术和超长指令字技术。 假设处理1个命令为4个阶段，分别为指纹FI、解码ID、执行EX、回写WR。 下图为三种多发技术与普通四级输油管道的对比：