流水线处理器由m个数据处理电路的序列组成，称为级或段，它们共同对通过它们的数据操作数流执行单个操作。每个阶段都会进行一些处理，但是只有在一个操作数集通过了整个流水线之后，才能获得最终结果。如图所示，级S (i)包含一个多字输入寄存器或锁存器R (i)和一个通常是组合的数据路径电路C (i)。 R (i)在管道中移动时保留部分处理的结果；它们还充当缓冲器，以防止相邻级相互干扰。
公共时钟信号使R (i)同步改变状态。每个R (i)同步更改状态。除了从外部源提供数据的R(1)之外，每个R (i)都从前一级S (i-1 )接收一组新的输入数据D (i-1)。 D (i-1)表示在前一个时钟周期内C(i-1)计算的结果。一旦将D (i-1)加载到R (i)中，C (i)进行到D (i-1)以计算机处理一个新的数据集D (i) 。因此，在每个时钟周期中，每个阶段都将其先前的结果传输到下一个阶段，并计算机处理一组新的结果。
