מעבד חד-מחזורי הנו מעבד המבצע כל פקודה בזמן מחזור אחד קבוע. כלומר, כל פקודה מחמשת סוגי הפקודות תיקח את אותו זמן מעבד.

כל פקודה במעבד מחולקת לתתי פעולות כאשר על מנת לאפשר התקדמות רציפה של הפקודות, נדרוש שבסוף כל פעולה ירשמו כל הערכים והתוצאות שחושבו בפעולה. רק כאשר הם ירשמו, נוכל להתקדם לפעולה הבאה.   

האלמנטים המשתתפים בארכיטקטורה של מעבד חד-מחזורי:

• זיכרון לאחסון הפקודות ומידע.
• יחידת אוגרים.
• יחידות חישוב לוגיות (ALU): מכיוון שיש לחשב את הכל במחזור אחד, בכל פקודה תתבצע פעולת חישוב אחת בלבד ביחידת החישוב הלוגית. חישוב המענים יתבצע במחברים.
• מחברים (Adders) לחישוב מען הפקודות ומען הסתעפות.
• מרבבים (Mux) לבחירת מקורות המידע המתאימים לכל פקודה.
• יחידות בקרה ליחידת החישוב הלוגית ולמרבב.

בפרק זה נראה בהדרגתיות איך בנוי המעבד, ממרכיביו הבסיסיים ביותר ועד לשילוב כל האלמנטים ליצירת המכלול.