问题描述
时钟周期需要多长时间，在 ns 中执行 R 型命令 ADD $1,$2,$3 需要多长时间：
单周期数据路径
多周期数据路径
流水线数据路径
解决方法
对于单周期处理器，一个周期的时序和一条指令的时序是相同的值。所有的函数都必须能在同一个周期内发生，所以把所有函数的时序加起来，既是一个周期的最小时序，也是一条指令的时序。
对于多周期处理器和流水线处理器，周期和指令的时序是分开的，因为指令分布在多个周期上。
对于流水线处理器，每个功能（阶段）必须具有相同的周期时间，因为所有阶段都重叠。因此，循环时间是各个阶段中的最大值。将该周期时间乘以阶段数，即指令的持续时间。 （同样由于阶段重叠，每条指令都要经过每个阶段。）
所以，这给出了一条指令通过整个流水线的时间；然而，由于指令执行重叠，在理想情况下，尽管每个周期经过 5 个流水线阶段，但在理想情况下，每个周期完成一条指令，因此对于添加指令的周期数给出了另一个答案。
多周期更复杂（与流水线相比），因为没有阶段重叠，没有真正要求（1）所有阶段具有相同的持续时间，以及（2）每条指令执行所有阶段。
关于前者，每个阶段的时间可能会有所不同，因为没有理由将任何单独的阶段拉长到不必要的时间。这样做的方法是运行一个更快的时钟，并使各个阶段成为该更快时钟的倍数。例如，使用 1ns 时钟，第一阶段可能需要 3 个周期来完成 3ns 的工作，然后分别为 2、2、4 和 2。这使得第一个问题难以回答，因为它要求的时钟速度在我的示例中必须是 1ns，但也可以是 1/2 ns 或 1/4 ns，只要每个阶段使用尽可能多的周期因为它需要导致该持续时间。
对于后者，Data Mem 阶段与添加指令无关，因此很可能会被阶段控制单元跳过。在那种情况下，添加指令的时间将是相关阶段的总和。