微處理器設計/單週期處理器
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單週期處理器是我們一直在學習的：從記憶體中獲取指令，執行指令，並將結果全部儲存在一個時鐘週期內。
單週期處理器的優點是，它們在硬體要求方面往往是最簡單的，而且設計起來很容易。不幸的是，它們往往資料吞吐量很差，需要很長的時鐘週期（低時鐘速率）才能及時執行所有必要的計算。
週期的長度必須足夠長，以容納處理器中可能的最長傳播延遲。這意味著一些指令（通常是算術指令）會很快完成，並且每個週期都會浪費時間。其他指令（通常是記憶體讀寫指令）將具有更長的傳播延遲。
如該圖所示，指令在所有 5 個元件都執行完之前不會結束。這意味著週期的長度必須是最長指令的長度。從處理器的一端到另一端的最長路徑稱為**關鍵路徑**，用於確定週期時間。
單週期處理器通常需要多個 ALU（或一個主 ALU 和較小的 ALU）來處理指令指標上的增量操作以及資料記憶體的記憶體地址計算。當資源有限時，在設計中擁有多個 ALU 單元可能會很昂貴且毫無意義。構造一個新增常數值的加法器所需的資源幾乎與構造一個更通用的加法器單元所需的資源一樣多。
現代處理器單元很少（如果不是完全聞所未聞）採用單週期設計。造成這種情況的原因是週期時間長，資源浪費，以及每個週期中大量的時間浪費。單週期在時間和效率上缺乏，但在簡單性和優雅性方面彌補了這一點。正是出於這個原因，單週期處理器是一個很好的教學工具，但在實際設計中很少被採用。