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比如：51單片機30M主頻，STM32單片機20M主頻，執行相同一段代碼，主頻更低的STM32所花的時間卻更短。
這里就牽涉到CPU流水線的問題，本文圍繞CPU流水線描述相關內容。
早期CPU流水線
流水線的概念來源于工業制造領域，以汽車裝配為例來解釋流水線的工作方式，假設裝配一輛汽車需要四個步驟：
汽車裝配需要沖壓、焊接、涂裝和總裝四個工人，最簡單的方法是一輛汽車依次經過上述四個步驟裝配完成之后，下一輛汽車才開始進行裝配，最早期的工業制造就是采用的這種原始的方式，即同一時刻只有一輛汽車在裝配。
不久之后人們發現，某個時段中一輛汽車在進行裝配時，其它三個工人都處于閑置狀態，顯然這是對資源的極大浪費，于是思考出能有效利用資源的新方法，即在第一輛汽車經過沖壓進入焊接工序的時候，立刻開始進行第二輛汽車的沖壓，而不是等到第一輛汽車經過全部四個工序后才開始，這樣在后續生產中就能夠保證四個工人一直處于運行狀態，不會造成人員的閑置。這樣的生產方式就好似流水川流不息，因此被稱為流水線。
2.CPU流水線
1989 年推出的 i486 處理器引入了五級流水線。這時，在 CPU 中不再僅運行一條指令，每一級流水線在同一時刻都運行著不同的指令。這個設計使得 i486 比同頻率的 386 處理器性能提升了不止一倍。
五級流水線中的取指階段將指令從指令緩存中取出（i486 中的指令緩存為 8KB）；
第二級為譯碼階段，將取出的指令翻譯為具體的功能操作；
第三級為轉址階段，用來將內存地址和偏移進行轉換；
第四級為執行階段，指令在該階段真正執行運算；
第五級為退出階段，運算的結果被寫回寄存器或者內存。
由于處理器同時運行了多條指令，大大提升了程序運行的性能。
CPU流水線技術
指令的每步有各自獨立的電路來處理，每完成一步，就進到下一步，而前一步則處理后續指令。
采用流水線技術后，并沒有加速單條指令的執行，每條指令的操作步驟一個也不能少，只是多條指令的不同操作步驟同時執行，因而從總體上看加快了指令流速度，縮短了程序執行時間。
流水線技術是通過增加計算機硬件來實現的。它要求各功能段能互相獨立地工作，這就要增加硬件，相應地也加大了控制的復雜性。如果沒有互相獨立的操作部件，很可能會發生各種沖突。例如要能預取指令，就需增加指令的硬件電路，并把取來的指令存放到指令隊列緩沖器中，使微處理器能同時進行取指令和分析、執行指令的操作。
---來自百度百科
流水線與代碼執行效果
除了大家認為的8位和32位寬度區別之外，還有一個就是51單片機不支持流水線（也可以理解為單流水線），而STM32支持流水線。
Cortex‐M3處理器使用一個 3 級流水線。流水線的 3 級分別是：取指、解碼和執行， 如圖：
通過下面一張圖來對比單流水線和多級流水線，你就更能明白為什么51單片機執行效率低了。
多級流水線優缺點
當一名程序員（或者組合者/編譯者）編寫組合代碼（或者匯編碼）時，他們會假定每個指令是循序運行的。而這個假設會使流水線無效。當此現象發生后程序會表現的不正常，而此現象就是危害。不過當前有提供幾種技術來解決這些危害像是轉發與延遲等。
1.優點
減少了處理器執行指令所需要的時脈周期，在通常情況下增加了指令的輸入頻率（issue-rate）。
一些集成電路，例如加法器或者乘法器，通過添加更多的環路使其工作得更快，如果以流水線替代，能相對地減少環路。
2.缺點
流水線處理器設計復雜度更高、生產成本更高；
流水線的處理器必須在數據路徑中添加額外觸發器。
非流水線處理器有固定指令位寬，流水線處理器的性能更難以預測，并且不同的程序之間的變化可能更大。
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