時(shí)鐘周期、機(jī)器周期、指令周期、總線周期.pdf

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1、1.時(shí)鐘周期:(晶振頻率倒數(shù)、控制計(jì)算機(jī)節(jié)奏)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1/12us),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1us;若采用4MHZ的時(shí)鐘頻率,則時(shí)鐘周期為250us。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)。顯然,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。8051單片機(jī)把一個(gè)時(shí)鐘

2、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)。2.機(jī)器周期:（指令中單個(gè)階段的執(zhí)行周期）在計(jì)算機(jī)中,為了便于管理,常把一條指令的執(zhí)行過程劃分為若干個(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。8051系列單片機(jī)的一個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)S周期(狀態(tài)周期)組成。前面已說過一個(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)周期組成,也就是說一個(gè)機(jī)器周期

3、=6個(gè)狀態(tài)周期=12個(gè)時(shí)鐘周期。(例如外接24M晶振的單片機(jī),他的一個(gè)機(jī)器周期=12/24M秒)3.指令周期:執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間,一般由若干個(gè)機(jī)器周期組成。指令不同,所需的機(jī)器周期也不同。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的的單字節(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)器周期的指令稱為雙周期指令。4.總線周期: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,是通過總線實(shí)現(xiàn)的。通常把CPU通過

4、總線對(duì)微處理器外部(存貯器或I/O接口)進(jìn)行一次訪問所需時(shí)間稱為一個(gè)總線周期。5.總結(jié):時(shí)鐘周期是最小單位,機(jī)器周期需要1個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘周期；指令周期需要1個(gè)或多個(gè)機(jī)器周期;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,因而包含總線周期,但是有時(shí)可能與總線讀寫無關(guān),所以,并無明確的相互包含的關(guān)系。指令周期:是CPU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。現(xiàn)在的處理器的大部分指令(ARM、DSP)均采用單指令執(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。時(shí)鐘周期:CPU的晶

5、振的工作頻率的倒數(shù)。