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指令周期机器周期等各种周期介绍

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时钟周期: 时钟周期也称为振荡周期,定义为时钟脉冲的倒数(可以这样来理解,时钟周期就是单片机外接晶振的倒数,例如12M 的晶振,它的时间周期就是1/12 us),是计算机中最基本的、最小的时间单位。 在一个时钟周期内,CPU 仅完成一个最基本的动作。对于某种单片机,若采用了 1MHZ 的时钟频率,则时钟周期为1us;若采用 4MHZ 的时钟频率,则时钟 周期为250us。由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲,它控制着计算机的工作节奏(使计算机的每一步都统一到它的步调上来)。显然,对同一种机型的计算 机,时钟频率越高,计算机的工作速度就越快。 8051 单片机把一个时钟周期定义为一个节拍(用 P 表示),二个节拍定义为一个状态周期(用 S 表示)。 机器周期: 在计算机中,为了便于管理,常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段,每一阶段完成一项工作。例如,取指令、存储器读、存储器写等,这每一项工作称为一个基本操作。完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。一般情况下,一个机器周期由若干个 S 周期(状态周期)组成。 8051 系列单片机的一个机器周期同 6 个 S 周期(状态周期)组成。前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍(用 P 表示),二个节拍定义为一个状态周期(用 S 表示),8051 单片机的机器周期由 6 个 状态周期组成,也就是说一个机器周期=6 个状态周期=12 个时钟周期。 例如外接24M 晶振的单片机,他的一个机器周期=12/24M 秒; 指令周期: 执行一条指令所需要的时间,一般由若干个机器周期组成。指令不同,所需的机器周期也不同。 对于一些简单的的单字节指令,在取指令周期中,指令取出到指令寄存器后,立即译码执行,不再需要其它的机器周期。对于一些比较复杂的指令,例如转移指令、乘法指令,则需要两个或者两个以上的机器周期。 通常含一个机器周期的指令称为单周期指令,包含两个机器周期的指令称为双周期指令。 总线周期: 由于存贮器和 I/O 端口是挂接在总线上的,CPU 对存贮器和 I/O 接口的访问,是通过总线实现的。通常把 CPU 通过总线对微处理器外部(存贮器或 I/O 接口)进行一次访问所需时间称为一个总线周期。 总结一下,时钟周期是最小单位,机器周期需要 1 个或多个时钟周期,指令周期需要 1 个或多个机器周期;机器周期指的是完成一个基本操作的时间,这个基本操作有时可能包含总线读写,因而包含总线周期,但是有时可能与总线读写无关...

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