时钟、机器、指令周期

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1、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。但是，由于不同的计算机硬件电路和器件的不

2、完全相同，所以其所需要的时钟周频率 范围也不一定相同。我们学习的 8051 单片机的时钟范围是 1.2MHz-12MHz。 在 8051 单片机中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

3、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。 机器周期:通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定 CPU 周期,(也就是 计算机通 过内部或外部总线进行一次信息传输从而完成一个或几个微操作所需要的时间 指令周期 指令周期是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 的机器周期数也不同。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

4、，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 1.微处理器是在时钟信号 CLK 控制下按节拍工作的。8086/8088 系统的时钟频率为 4.77MHz，每个时钟周期约为 200ns。 2.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。一个总线周期一般包含 4 个时钟周期，这 4 个时钟周期分别称 4个状态即 T1 状态、T2 状

5、态、T3 状态和 T4 状态。 - 总结一下，它们之间的关系就是，指令周期由若干个机器周期组成，总线周期一般由 4 个 时钟周期组成。 机器周期和总线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，所以，并无明确的 相互包含的关系 指令周期：是 CPU 的关键指标，指取出并执行一条指令的时间。一般以机器周期为单位， 分单指令执行周期、双指令执行周期等。现在的处理器的大部分指令（ARM、DSP）均采 用单指令执行周期。 机器周期：完成一个基本操作的时间单元，如取指周期、取数周期。 时钟周期：CPU 的晶振的工作频率的倒数

6、。(fantaxy:晶振一次需要的时间) 例子：22.1184MHZ 的晶振,它的晶振周期、时钟周期和机器周期分别是多少？ 以 51 为例,晶振 22.1184M，时钟周期(晶振周期)就是(1/22.1184)s，一个机器周期包 含 12 个时钟周期，一个机器周期就是 0.5425s。一个机器周期一般是一条指令花费的时 间，也有些是 2 个机器周期的指令，DJNZ，是双周期指令. fantaxy： 周期：就是时间，完成一次任务的时间 时钟周期：这个名字的英文 clock cycle; clock period；时钟是用来计时的，是一个基本单位； 在计算机中，cpu 的晶振时间就是一个最最基本的单位，因此时钟周期很基本，别的周期 都用他来参考！