單周期CPU的運行過程可以簡單概括為兩步，即取指令和執行指令。在取指令階段，CPU將指令從內存讀入指令寄存器。在指令執行階段，CPU將根據指令的類型對數據進行操作，並將操作結果存儲在寄存器或存儲器中。整個過程只需壹個時鐘周期即可完成。單周期CPU雖然設計簡單，但無法快速處理復雜的指令序列。
單周期CPU可以用在匯編語言的學習和教學中，因為它的指令集和運行過程相對簡單，容易理解和實現。此外，由於單周期CPU可以快速執行簡單的指令，所以在壹些特定的應用領域也有廣泛的應用，比如物聯網設備和控制系統。但需要註意的是，單周期CPU無法勝任高性能應用場景，因此在大型計算機或高性能計算機中很少使用。