流水線，最早為人熟知，起源於十九世紀初的福特汽車工廠，富有遠見的福特，改變了那種人圍著汽車轉、負責各個環節的生產模式，轉變成了流動汽車組裝線和固定操作的人員。於是，工廠的一頭是不斷輸入的橡膠和鋼鐵，工廠的另一頭則是一輛輛正在下線的汽車。這種改變，不但提升了效率，更是拉開了工業時代大生產的序幕。

這種模式常常應用於數位電路的設計之中，與現在流驅動的FPGA架構不謀而合，例如其輸入為A種資料流，而輸出則是B種資料流，其流水架構如下所示：

每個模組只負責處理其中的一部分，這種處理的好處是，1、簡化設計，每個模組只負責其中的一個功能，便於功能和模組劃分。2，時序優化，流水的處理便於進行時序的優化，特別是處理複雜的邏輯，可以通過流水設計，改善關鍵路徑，提升處理頻率，並能提升處理效能。

各個流水線之間的連線方式也可通過多種方式，如果是處理的是資料塊，流水模組之間可以通過FIFO或者RAM進行資料暫存的方式進行直接連線、也可以通過暫存器直接透傳。也可通過某些支援brust傳輸的常用業界標準匯流排介面進行點對點的互聯，例如AHB，WISHBONE，AVALON-ST等介面，這種設計的優點是標準化，便於模組基於標準介面複用。每個模組的接收介面為從介面（SLAVE），而傳送介面為主介面（MASTER）。

架構流水的好處一目瞭然，但另一個問題，對於某些設計就需要謹慎處理，那就是時延。對於進入流水線的資訊A，如果接入的流水處理的模組越多，其輸出時的時延也越高，因此如對處理時延要要求的設計就需要在架構設計時，謹慎對待。可以通過處理各個單元之間的延時估計，從而評估系統的時延。

流水架構在另種設計中則無能為力，那就是帶反饋的設計，如下圖所示：

圖中，需要處理模組的輸入，需要上一次計算後的結果的值，也就是輸出要反饋回設計的輸入。例如某幀影象的解壓需要解壓所後的上一幀的值，才能計算得出。此時，流水的處理就不能試用，若強行新增流水，則輸入需等待。

如上圖中，如在需反饋的設計中強加流水，則輸入資訊Ai需要等待Ai-1處理完畢後，再進行輸入，則處理模組1，就只能等待（空閒）。因此，問題出現了，流水等待實際上就是其流水處理的的效果沒有達到，白白浪費了邏輯和設計。

流水應用在呼叫式的設計中，可以通過介面與處理流水並行達到。即寫入、處理、讀出等操作可以做到流水式架構，從而增加處理的能力。

流水是FPGA架構設計中一種常用的手段，通過合理劃分流水層次，簡化設計，優化時序。同時流水在模組設計中也是一種常用的手段和技巧。這將在後續重陸續介紹。，流水本身簡單易懂，而真正能在設計中活用，就需要對FPGA所處理的業務有著深刻的理解。正如那就話，知曉容易，踐行不易，且行且珍惜。