单周期和多周期数据路径的区别

1. 单周期数据路径： 单路径相当于原来的单周期数据路径数据存储器只有一个地址输入。实际的内存操作可以通过 MemRead 和 MemWrite 控制信号来确定。指令和数据有单独的存储器。有 2 个用于基于 PC 的计算的加法器和一个 ALU。控制信号相同。

2. 多周期数据路径： 多周期数据路径将指令分解为单独的步骤。每个步骤需要一个时钟周期每个功能单元可以在一条指令中多次使用，只要它在不同的时钟周期中使用即可。它减少了所需的硬件数量。它减少了平均教学时间。单周期和多周期数据路径的区别：

编号	单周期数据通路	多周期数据通路
1	指令不细分。	指令被分成任意数量的步骤。
2	单时钟周期对于最低指令来说足够长。	时钟周期很短，但对于最低指令来说足够长。
3	只能同时执行 1 条指令。	只能同时执行 1 条指令。
4	每条指令有 1 个周期，即 CPI = 1。	每条指令有可变数量的时钟周期。
5	控制单元为整个指令生成信号。	控制单元为指令的当前步骤生成信号并跟踪当前步骤。
6	有重复的硬件，因为可以将一个功能单元用于每条指令最多一个子任务。	没有重复的硬件，因为指令通常分为单个 FU 步骤。
7	不需要额外的寄存器。	需要额外的寄存器来保存一个步骤的结果以供下一步使用。
8	绩效是基准。	性能比单周期稍慢到中等快，当指令步骤平衡良好并且大部分指令花费的周期少于最大周期数时。