Single-cycle CPU는 컴퓨터의 중앙 처리 장치(Central Processing Unit, CPU) 디자인의 한 형태이다. 이 디자인은 하나의 클럭 사이클 동안에 모든 명령어를 실행하는 단일 사이클 내에 모든 연산과 동작을 처리하는 방식을 의미한다. 즉, 각 명령어가 한 클럭 사이클에 완전히 실행되어 결과를 출력하는 방식이다.
Single-cycle CPU의 구조는 단순하고 직관적이다. 모든 명령어가 고정된 클럭 사이클에 따라 실행되므로, 모든 명령어는 동일한 수행 시간을 갖는다. 이는 명령어의 종류와 복잡성에 관계없이 일정한 사이클 시간이 필요하다는 의미이다.
이러한 단순한 구조는 설계와 구현이 비교적 쉽고, 하드웨어의 복잡성이 낮아지는 장점을 가진다. 그러나 단일 클럭 사이클에 모든 명령어를 처리하려고 하기 때문에, 명령어의 실행 시간이 긴 경우에는 CPU가 놀게 되는 상황이 발생할 수 있다. 또한 명령어들의 파이프라이닝(pipelining)이나 병렬 처리 등의 최적화 기법을 사용할 수 없는 한계점이 있다.
따라서 현대의 대부분의 CPU는 Single-cycle CPU 대신에 파이프라인화(pipelined)된 구조나 다중 사이클(multi-cycle) 구조를 사용하여 성능을 향상시키고, 병렬 처리를 가능하게 한다.
