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機器周期,指令周期,時鐘周期,節拍與晶振

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時鐘周期

       時鐘周期也稱為振蕩周期,定義為時鐘脈沖的倒數(時鐘周期就是單片機外接晶振的倒數,例如12M的晶振,它的時鐘周期就是1/12us),是計算機中的最基本的、最小的時間機關。

       在一個時鐘周期内,CPU僅完成一個最基本的動作。時鐘脈沖是計算機的基本工作脈沖,控制着計算機的工作節奏。時鐘頻率越高,工作速度就越快。

       8051單片機把一個時鐘周期定義為一個節拍(用P表示),二個節拍定義為一個狀态周期(用S表示)。

機器周期

       計算機中,常把一條指令的執行過程劃分為若幹個階段,每一個階段完成一項工作。每一項工作稱為一個基本操作,完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期。8051系列單片機的一個機器周期由6個S周期(狀态周期)組成。 一個S周期=2個節拍(P),是以8051單片機的一個機器周期=6個狀态周期=12個時鐘周期。

       例如外接24M晶振的單片機,他的一個機器周期=12/24M 秒;

指令周期

    執行一條指令所需要的時間,一般由若幹個機器周期組成。指令不同,所需的機器周期也不同。

補充其他幾個周期:

時鐘周期:處理操作的最基本機關。(CPU的主頻) 

存儲周期:也就是一個訪存指令周期。 

指令周期、機器周期和時鐘周期之間的關系:指令周期通常用若幹個機器周期表示,而機器周期時間又包含有若幹個時鐘周期。

         以51為例,晶振22.1184M,時鐘周期(晶振周期)就是(1/22.1184)μs,一個機器周期包含12個時鐘周期,一

個機器周期就是0.5425μs。一個機器周期一般是一條指令花費的時間,也有些是2個機器周期的指令,DJNZ,就是雙周期指令,是以指令周期為

0.5425μs但不是所有機器周期都等于12個時鐘周期的。

         PIC單片機的時鐘經過内部分頻,實際的工作頻率為晶振頻率的四分之一,同時指令的執行采用流水線方式,大部分的指令的執行時間是一個周期,是以在用4MHz的晶振時,指令執行的最大速度為1MIPS,即指令周期為1微秒。