在計算中，管道也稱為數據管道，是一組串聯的數據處理元素，其中一個元素的輸出是下一個元素的輸入。 流水線的元素通常以并行或時間片的方式執行。 通常在元素之間插入一定量的緩沖區存儲。

與計算機相關的管道包括：

• 指令流水線，例如經典的 RISC 流水線，用于中央處理器 (CPU) 和其他微處理器，允許使用相同的電路重疊執行多條指令。 電路通常分為幾個階段，每個階段一次處理一條指令的特定部分，將部分結果傳遞給下一個階段。 階段的示例是指令解碼、算術/邏輯和寄存器獲取。 它們涉及超標量執行、操作數轉發、推測執行和亂序執行等技術。
• 圖形管線，存在于大多數圖形處理單元 (GPU) 中，由多個算術單元或完整的 CPU 組成，可實現常見渲染操作的各個階段（透視投影、窗口裁剪、顏色和光線計算、渲染、 等）。
• 軟件管道，由一系列計算過程（命令、程序運行、任務、線程、過程等）組成，概念上并行執行，一個過程的輸出流自動作為輸入流 下一個。 Unix 系統調用管道是這一概念的典型示例。
• HTTP 流水線技術，一種通過同一 TCP 連接發出多個 HTTP 請求的技術，無需等待前一個請求完成后再發出新請求。

一些操作系統可能會提供類似 UNIX 的語法來將多個程序運行串在管道中，但將后者實現為簡單的串行執行，而不是真正的流水線——即等待每個程序完成后再啟動下一個程序。

流水線是日常生活中常用的概念。 例如，在汽車廠的裝配線上，每項具體任務——如安裝發動機、安裝引擎蓋和安裝車輪——通常由單獨的工作站完成。 這些站點并行執行任務，每個站點都在不同的汽車上。 一旦汽車完成一項任務，它就會移動到下一個站點。 完成任務所需時間的變化可以通過緩沖（將一輛或多輛汽車停在車站之間的空間內）和/或通過停頓（暫時停止上游車站）來適應，直到下一個車站可用。

假設組裝一輛汽車需要完成三項任務，分別需要 20、10 和 15 分鐘。 那么，如果這三項任務都由一個站點完成，那么工廠每 45 分鐘就會產出一輛汽車。 通過使用三個站點的流水線，工廠將在 45 分鐘內生產出xxx輛汽車，然后每 20 分鐘生產一輛新汽車。

如本示例所示，流水線操作不會減少延遲，即一項通過整個系統的總時間。 然而，它確實增加了系統的吞吐量，即在xxx個項目之后處理新項目的速率。

由于流水線的吞吐量不可能比其最慢元素的吞吐量更好，因此設計人員應嘗試在各個階段之間分配工作和資源，以便它們都花費相同的時間來完成任務。 在上面的汽車組裝示例中，如果這三個任務各花費 15 分鐘，而不是 20、10 和 15 分鐘，則延遲仍將是 45 分鐘，但是一輛新車將每 15 分鐘完成一次，而不是每 20 分鐘。

在理想情況下，如果所有處理元素都同步并花費相同的時間來處理，那么每個元素都可以在一個時鐘周期內接收到每個項目，就像它被前一個元素釋放一樣。 這樣，物品就會以恒定的速度流過管道，就像水道中的波浪一樣。 在這樣的波流水線中，除了數據項所需的存儲之外，階段之間不需要同步或緩沖。

更一般地說，當處理時間不規則時，或者當可能沿管道創建或銷毀項目時，管道階段之間的緩沖是必要的。 例如，在處理要在屏幕上呈現的三角形的圖形管道中，檢查每個三角形可見性的元素可能會丟棄三角形（如果不可見），或者可能輸出元素的兩個或多個三角形部分（如果它們部分不可見） 隱。 還需要緩沖以適應應用程序將項目提供給xxx階段并消耗最后一個輸出的速率的不規則性。