指令流水是计算机处理器中通过将单条指令分解为多个阶段并由专用电路分别执行的并行处理技术，其核心目标在于提升指令执行效率。典型实现包括取指令、译码、执行、访存和写回五个阶段，通过重叠不同指令的执行步骤缩短整体处理时间。实际应用中需解决资源、数据和控制三类相关性冲突，常见方法包括设置独立指令/数据存储器、数据旁路和分支预测等技术。

为提高处理器执行指令的效率，把一条指令的操作分成多个细小的步骤，每个步骤由专门的电路完成。

例如一条指令要执行要经过3个阶段：取指令、译码、执行；每个阶段都要花费一个时钟周期，如果没有采用流水线技术，那么这条指令执行需要3个时钟周期；如果采用了指令流水线技术，那么当这条指令完成“取指”后进入“译码”的同时，下一条指令就可以进行“取指”了，这样就提高的指令的执行效率。

要使流水线具有良好的性能，必须设法使流水线能畅通流动，即必须做到充分流水，不出现断流。

然而在实际流水中会出现三种相关：资源相关、数据相关、控制相关，这三个相关使流水线充分流水很难实现。

资源相关是指当指令在重叠执行过程中，不同指令争用同一功能部件产生资源冲突时产生的。

通常，大多数机器都是将指令和数据保存在同一存储器中，且只有一个访问口，如果在某个时钟周期内，流水线既要完成某条指令对操作数的存储器访问操作，又要完成另一条指令的取指操作，这就会发生访存冲突。这就是结构相关。

解决访存冲突的一个办法停顿，另一种是设置两个独立的存储器分别存放操作数和指令，以免取指令和取操作数冲突。

数据相关是指令在流水线中重叠执行时，当后继指令需要用到前面的指令产生的结果时发生的。

控制相关是当流水线遇到转移指令引起的。统计表明，转移指令约占总指令的四分之一左右，比起数据相关，它会使流水线丧失更多的功能。

流水线性能通常用吞吐率、加速比和效率三项指标衡量。