机器周期，指令周期，时钟周期，节拍与晶振

发表于 2019-11-8 14:18

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（时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时钟周期就是1/12us），是计算机中的最基本的、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。时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，控制着计算机的工作节奏。时钟频率越高，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）。

发表于 2019-11-8 14:19

机器周期
计算机中，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一个阶段完成一项工作。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。8051系列单片机的一个机器周期由6个S周期（状态周期）组成。一个S周期=2个节拍（P），所以8051单片机的一个机器周期=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；

发表于 2019-11-8 14:19

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。

发表于 2019-11-8 14:19

补充其他几个周期：
时钟周期：处理操作的最基本单位。(CPU的主频)
存储周期：也就是一个访存指令周期。
指令周期、机器周期和时钟周期之间的关系：指令周期通常用若干个机器周期表示，而机器周期时间又包含有若干个时钟周期。

发表于 2019-11-8 14:20

以51为例,晶振22.1184M，时钟周期(晶振周期)就是(1/22.1184)μs，一个机器周期包含12个时钟周期，一个机器周期就是0.5425μs。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，就是双周期指令，所以指令周期为0.5425μs但不是所有机器周期都等于12个时钟周期的。

PIC单片机的时钟经过内部分频，实际的工作频率为晶振频率的四分之一，同时指令的执行采用流水线方式，大部分的指令的执行时间是一个周期，所以在用4MHz的晶振时，指令执行的最大速度为1MIPS，即指令周期为1微秒。

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