色々と教えていただきどうもありがとうございました。
とりあえず、下のような感じの結論でまとめたいと思います。

・UnitStep1が遅い原因はパイプライン処理における分岐先読みの失敗による制御ハザードだと思われる
・分岐の方向の入れ替わりが激しくてもそこに規則性があれば制御ハザードは起こりにくいようで、
　分岐先読みにおいて高度な学習が行われていることが伺える
・高級言語の目的を考えれば、開発生産性を優先してUnitStep1を選択することも十分にあり得る

UnitStep1の入力データをランダムに決定した場合の、±の割合に応じた実行時間の計測結果
http://iup.2ch-library.com/i/i2026606-1573870091.png

何かおかしなところがあれば指摘していただけると嬉しいです。
親切にしていただきどうもありがとうございました。