Pipeline

Pipeline é uma técnica de hardware que permite que a CPU realize a busca de uma ou mais instruções além da próxima a ser executada. Estas instruções são colocadas em uma fila de memória (dentro da CPU) onde aguardam o momento de serem executadas.

A técnica de pipeline é utilizada para acelerar a velocidade de operação da CPU, uma vez que a próxima instrução a ser executada está normalmente armazenada dentro da CPU e não precisa ser buscada da memória, normalmente muito mais lenta que a CPU.

Algumas CPUs incluem conceitos muito mais avançados de pipeline:

Pré-decodificação: a CPU pode iniciar a decodificação de diversas instruções (paralelamente) e antes do momento das mesmas serem executadas.
Execução fora-de-seqüência: algumas CPUs podem além de pré-decodificar, executar préviamente um determinado número de instruções. Numa etapa posterior, a ordem de execução é verificada e os resultados das operações são consolidados na sua ordem correta.
Previsão de desvio: caso exista uma instrução de desvio dentro do pipeline e a sua execução for consolidada, todas as instruções posteriores a mesma e que se encontram na fila devem ser abortadas

Na verdade é muito simples. De um modo grosseiro, é a capacidade que o processador tem de fazer o processamento através de fases, tornando-se, assim, muito mais otimizado e rápido. Explico: Imagine uma linha de montagem de carros, onde o carro passa por diversas fases, de funilaria, peças, etc. Essa produção funciona em paralelo para diferentes tipos de carro. Essa é a idéia básica colocada no pipeline.