指令周期、時(shí)鐘周期、總線周期概念辨析.doc

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1、指令周期、時(shí)鐘周期、總線周期概念辨析在計(jì)算機(jī)中，為了便于管理，常把一條指令的執(zhí)行過(guò)程劃分為若干個(gè)階段，每一階段完成一項(xiàng)工作。例如，取指令、存儲(chǔ)器讀、存儲(chǔ)器寫(xiě)等，這每一項(xiàng)工作稱為一個(gè)基本操作。完成一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間稱為機(jī)器周期。一般情況下，一個(gè)機(jī)器周期由若干個(gè)S周期（狀態(tài)周期）組成。通常用內(nèi)存中讀取一個(gè)指令字的最短時(shí)間來(lái)規(guī)定CPU周期,(也就是計(jì)算機(jī)通過(guò)內(nèi)部或外部總線進(jìn)行一次信息傳輸從而完成一個(gè)或幾個(gè)微操作所需要的時(shí)間）),它一般由12個(gè)時(shí)鐘周期組成。而時(shí)鐘周期=1秒/晶振頻率，因此單片機(jī)的機(jī)器周期=1

2、2秒/晶振頻率.?指令周期（InstructionCycle）：取出并執(zhí)行一條指令的時(shí)間?！　】偩€周期（BUSCycle）：也就是一個(gè)訪存儲(chǔ)器或I/O端口操作所用的時(shí)間?！　r(shí)鐘周期（ClockCycle）：又稱節(jié)拍周期，是處理操作的最基本單位。(晶振頻率的倒數(shù)，也稱T狀態(tài))　　指令周期、總線周期和時(shí)鐘周期之間的關(guān)系：一個(gè)指令周期由若干個(gè)總線周期組成，而一個(gè)總線周期時(shí)間又包含有若干個(gè)時(shí)鐘周期。指令周期　　CPU每取出一條指令并執(zhí)行這條指令，都要完成一系列的操作，這一系列操作所需要的時(shí)間通常叫做一個(gè)指令周期。

3、換言之指令周期是取出一條指令并執(zhí)行這條指令的時(shí)間。由于各條指令的操作功能不同，因此各種指令的指令周期是不盡相同的。例如一條加法指令的指令周期同一條乘法指令的指令周期是不相同的。指令周期常常用若干個(gè)CPU周期數(shù)來(lái)表示，CPU周期也稱機(jī)器周期。指令不同，所需的機(jī)器周期數(shù)也不同。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的單字節(jié)指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即譯碼執(zhí)行，不再需要其它的機(jī)器周期。對(duì)于一些比較復(fù)雜的指令，例如轉(zhuǎn)移指令、乘法指令，則需要兩個(gè)或者兩個(gè)以上的機(jī)器周期。通常含一個(gè)機(jī)器周期的指令稱為單周期指令，包含兩個(gè)機(jī)器

4、周期的指令稱為雙周期指令?？偩€周期　　1.微處理器是在時(shí)鐘信號(hào)CLK控制下按節(jié)拍工作的。8086/8088系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率為4.77MHz，每個(gè)時(shí)鐘周期約為200ns?！　?.由于存貯器和I/O端口是掛接在總線上的，CPU對(duì)存貯器和I/O接口的訪問(wèn)，是通過(guò)總線實(shí)現(xiàn)的。通常把CPU通過(guò)總線對(duì)微處理器外部（存貯器或I/O接口）進(jìn)行一次訪問(wèn)所需時(shí)間稱為一個(gè)總線周期。一個(gè)總線周期一般包含4個(gè)時(shí)鐘周期，這4個(gè)時(shí)鐘周期分別稱4個(gè)狀態(tài)即T1狀態(tài)、T2狀態(tài)、T3狀態(tài)和T4狀態(tài)。時(shí)鐘周期　　一個(gè)CPU周期時(shí)間有包含若干個(gè)時(shí)鐘周

5、期（通常稱為節(jié)拍脈沖或T周期，他是處理操作的最基本單位）。時(shí)鐘周期也稱為振蕩周期，定義為時(shí)鐘脈沖的倒數(shù)（可以這樣來(lái)理解，時(shí)鐘周期就是單片機(jī)外接晶振的倒數(shù)，例如12M的晶振，它的時(shí)間周期就是1/12μs），是計(jì)算機(jī)中最基本的、最小的時(shí)間單位。　　在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，CPU僅完成一個(gè)最基本的動(dòng)作。對(duì)于某種單片機(jī)，若采用了1MHZ的時(shí)鐘頻率，則時(shí)鐘周期為1μs；若采用4MHZ的時(shí)鐘頻率，則時(shí)鐘周期為250ns。由于時(shí)鐘脈沖是計(jì)算機(jī)的基本工作脈沖，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏（使計(jì)算機(jī)的每一步都統(tǒng)一到它的步調(diào)上來(lái)）。顯然

6、，對(duì)同一種機(jī)型的計(jì)算機(jī)，時(shí)鐘頻率越高，計(jì)算機(jī)的工作速度就越快。但是，由于不同的計(jì)算機(jī)硬件電路和器件的不完全相同，所以其所需要的時(shí)鐘周頻率范圍也不一定相同。我們學(xué)習(xí)的8051單片機(jī)的時(shí)鐘范圍是1.2MHz-12MHz?！　≡?051單片機(jī)中把一個(gè)時(shí)鐘周期定義為一個(gè)節(jié)拍（用P表示），二個(gè)節(jié)拍定義為一個(gè)狀態(tài)周期（用S表示）。　　8051系列單片機(jī)的一個(gè)機(jī)器周期同6個(gè)S周期（狀態(tài)周期）組成。前面已說(shuō)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘周期定義為一個(gè)節(jié)拍（用P表示），二個(gè)節(jié)拍定義為一個(gè)狀態(tài)周期（用S表示），8051單片機(jī)的機(jī)器周期由6個(gè)狀態(tài)周

7、期組成，也就是說(shuō)一個(gè)機(jī)器周期=6個(gè)狀態(tài)周期=12個(gè)時(shí)鐘周期。概念辨析　　總結(jié)一下，它們之間的關(guān)系就是，指令周期由若干個(gè)機(jī)器周期組成，總線周期一般由4個(gè)時(shí)鐘周期組成。　　機(jī)器周期和總線周期……機(jī)器周期指的是完成一個(gè)基本操作的時(shí)間，這個(gè)基本操作有時(shí)可能包含總線讀寫(xiě)，因而包含總線周期，但是有時(shí)可能與總線讀寫(xiě)無(wú)關(guān)，所以，并無(wú)明確的相互包含的關(guān)系?！　≈噶钪芷冢菏荂PU的關(guān)鍵指標(biāo)，指取出并執(zhí)行一條指令的時(shí)間。一般以機(jī)器周期為單位，分單指令執(zhí)行周期、雙指令執(zhí)行周期等?，F(xiàn)在的處理器的大部分指令（ARM、DSP）均采用單指

8、令執(zhí)行周期。　　機(jī)器周期：完成一個(gè)基本操作的時(shí)間單元，如取指周期、取數(shù)周期?！　r(shí)鐘周期：CPU的晶振的工作頻率的倒數(shù)。(fantaxy:晶振一次需要的時(shí)間)　　例子：22.1184MHZ的晶振,它的晶振周期、時(shí)鐘周期和機(jī)器周期分別是多少？　　以51為例,晶振22.1184M，時(shí)鐘周期(晶振周期)就是(1/22.1184)μs，一個(gè)機(jī)器周期包含12個(gè)時(shí)鐘周期，一個(gè)機(jī)器周期就是0.5425μs。一個(gè)機(jī)器周期一般是一