时钟周期.机器周期.指令周期的含义

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51单片机指令周期,机器周期,时钟周期详解

51单片机指令周期，机器周期，时钟周期详解51单片机有指令周期，机器周期，时钟周期的说法，看似相近，但是又都不太一样，很容易混淆。

还是详细分析一下。

时钟周期：单片机外接的晶振的振荡周期就是时钟周期，时钟周期=振荡周期。

比方说，80C51单片机外接了一个11.0592M的晶体振荡器，那我们就说这个单片机系统的时钟周期是1/11.0592M，这里要注意11.0592M是频率，周期是频率的倒数。

机器周期：单片机执行指令所消耗的最小时间单位。

我们都知道51单片机采用的CISC(复杂指令指令集)，所以有很多条指令，并且各条指令执行的时间也可能不一样(有一样的哦)，但是它们执行的时间必须是机器周期的整数倍，这就是机器周期的意义所在。

8051系列单片机又在这个基础上进行细分，将一个机器周期划分为6个状态周期，也就是S1-S6，每个状态周期又由两个节拍组成，P1和P2，而P1=P2=时钟周期。

这也就是经常说的8051系列单片机的的时钟频率是晶振频率的12分频，或者是1/12，就是这个意思。

现在(截至2012)新的单片机已经能做到不分频了，就是机器周期=时钟周期。

指令周期：指令周期执行某一条指令所消耗的时间，它等于机器周期的整数倍。

传统的80C51单片机的指令周期大多数是单周期指令，也就是指令周期=机器周期，少部分是双周期指令。

现在(截至2012)新的单片机已经能做到不分频了，并且尽量单指令周期，就是指令周期=机器周期=时钟周期。

来看这张8051单片机外部数据，这里ALE和$PSEN$的变化频率已经小于一个机器周期，如果使用C语言模拟这个信号是没有办法做到的一一对应的，所以只能尽量和上面的时序相同，周期延长。

单片机时钟周期、机器周期、指令周期与总线周期

单片机时钟周期、机器周期、指令周期与总线周期时钟周期：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1/12us)，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。

具体计算就是1/fosc。

也就是说如果晶振为1MHz，那么时钟周期就为1us;6MHz的话，就是1/6us。

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)。

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。

具体计算为：时钟周期Xcycles。

如果单片机是12周期的话，那么机器周期就是T×12。

假设晶振频率为12M，单片机为12周期的话，那么机器周期就是1us。

例如外接24M晶振的单片机，他的一个机器周期=12/24M秒;52系列单片机一个机器周期等于12个时钟周期。

设晶振频率为12MHz时，52单片机是12T的单片机，即频率要12分频。

单片机时序的相关概念

单片机时序的相关概念
单片机时序的相关概念包括以下几个方面：
1. 时钟频率：单片机的工作时钟频率决定了其内部指令和数据的处理速度，一般以赫兹（Hz）为单位表示，如8MHz、
16MHz等。

2. 时钟周期：时钟周期是指单片机内部时钟的一个完整震荡周期，它是时钟频率的倒数，表示为T，单位为秒。

时钟周期包
括一个上升沿（脉冲从低电平到高电平）和一个下降沿（脉冲从高电平到低电平）。

3. 机器周期：机器周期是指一条指令（机器指令）的执行时间，它由若干个时钟周期组成。

不同的指令由于执行的操作不同，其机器周期也不同，一般以个别时钟周期的数量表示。

4. 外设时序：单片机与外设设备进行通信时，要求时序满足一定要求，如数据的传输速率、读写操作的时序等。

外设时序的合理设计和控制是保证系统正常工作的重要因素。

5. 中断时序：中断是单片机响应外部事件的一种方式。

在中断发生时，单片机要保存当前执行的指令和相关寄存器的状态，跳转到中断服务程序执行相应的处理，处理完后再返回原程序继续执行。

中断时序涉及到中断请求、中断响应、中断服务程序的执行等过程。

指令周期机器周期等各种周期介绍

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。

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）。

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。

例如外接24M晶振的单片机，他的一个机器周期=12/24M 秒；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。

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，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：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。

时钟周期、机器周期、指令周期、总线周期

1.时钟周期:(晶振频率倒数、控制计算机节奏)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1/12us),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。

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)。

2.机器周期:（指令中单个阶段的执行周期）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由6个S周期(状态周期)组成。

前面已说过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。

(例如外接24M晶振的单片机,他的一个机器周期=12/24M秒)3.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。

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,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。

51单片机中几个时间周期的概念区分

51单片机中几个时间周期的概念区分时钟周期：时钟周期也叫振荡周期或晶振周期，即晶振的单位时间发出的脉冲数，一般有外部的振晶产生，比如12MHZ=12×10的6次方，即每秒发出12000000个脉冲信号，那么发出一个脉冲的时间就是时钟周期，也就是1/12微秒。

通常也叫做系统时钟周期。

是计算机中最基本的、最小的时间单位。

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。

在标准的51单片机中，一般情况下，一个机器周期等于12个时钟周期，也就是机器周期=12*时钟周期，（上面讲到的原因）如果是12MHZ，那么机器周期=1微秒。

单片机工作时，是一条一条地从RoM中取指令，然后一步一步地执行。

单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。

机器周期不仅对于指令执行有着重要的意义，而且机器周期也是单片机定时器和计数器的时间基准。

例如一个单片机选择了12MHZ晶振，那么当定时器的数值加1时，实际经过的时间就是1us，这就是单片机的定时原理。

但是在8051F310中，CIP-51 微控制器内核采用流水线结构，与标准的 8051 结构相比指令执行速度有很大的提高。

在一个标准的 8051 中，除 MUL和 DIV 以外所有指令都需要12 或24 个系统时钟周期，最大系统时钟频率为12-24MHz。

西安交大计算机组成原理—习题解答(第八章)

T1 & T5 & T2 T3 & T4 & &
.
Q D C1 +5V
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。
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。 Q R。
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Q D C2 Q R
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Q D C3
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1 。
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。 Q R。
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Q D C4
. .
。 Q R。
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CLR
。 S D
Q C5
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Q
.
10MH 脉冲源
.
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第八章 8.5 ⑵ 解时序产生器
⑵ 时序产生器逻辑图如下：节拍译码逻辑如下： T1=C1·/C2 T2=C2 T3=/C1
+5V T3 & T1 & T2 &
Q D C1
. 。.
。
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。 Q R。
. . 。
Q D C2 Q R
. .
1 。
。
Q D C3
。 Q R。
。
&
CLR
。 S D
Q C4
。
Q
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第八章 8.2
8.2请分别分析用硬布线和门阵列两种组合逻辑控制单元设计技术设计控制器的特点。解：这两种技术采用的设计方法一样，均为组合逻辑设计技术，但实现方法不一样。硬布线控制单元基于传统的逻辑门电路组合逻辑设计方法来构建控制单元，门阵列控制器则采用集成度更高、性能更好的门阵列芯片，利用硬件描述语言等工具编程完成逻辑设计、通过烧制实现门阵列芯片内部的电路制作。

补充知识_时钟周期、机器周期、指令周期

• 89C51芯片内部有一个高增益反相放大器，用于芯片内部有一个高增益反相放大器，芯片内部有一个高增益反相放大器构成振荡器。反相放大器的输入端为构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL2，输，出端为XTAL1，两端跨接石英晶体及两个电容就，出端为可以构成稳定的自激振荡器。电容器C1和C2通常可以构成稳定的自激振荡器。电容器和通常左右，取30pF左右，可稳定频率并对振荡频率有微调作左右用。振荡脉冲频率范围为fOSC=0～24MHz。振荡脉冲频率范围为～。 • 晶体振荡器的频率为 OSC，振荡信号从晶体振荡器的频率为f 振荡信号从XTAL1端端输入到片内的时钟发生器上，如下图所示。输入到片内的时钟发生器上，如下图所示。
• 指令周期：执行一条指令所需要的时间，一般由若干指令周期：执行一条指令所需要的时间，个机器周期组成。指令不同，所需的机器周期也不同。个机器周期组成。指令不同，所需的机器周期也不同。由于CPU内部的操作速度较快，而CPU访问一次内存内部的操作速度较快，由于内部的操作速度较快访问一次内存所花的时间较长，所花的时间较长，因此通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期。这就是说，一条指令的周期。的最短时间来规定周期这就是说，取出阶段（通常称为取指）需要一个CPU周期。一般周期。取出阶段（通常称为取指）需要一个周期来说，取出和执行任何一条指令所需的最短时间为2个来说，取出和执行任何一条指令所需的最短时间为个 CPU周期。周期。周期就是说，任何一条指令，它的指令周期至少需要2个就是说，任何一条指令，它的指令周期至少需要个 CPU周期，而复杂一些的指令周期，则需要更多的周期，周期而复杂一些的指令周期， CPU周期。周期。周期一个指令周期由1～个机器周期组成个机器周期组成，一个指令周期由～4个机器周期组成，依据指令不同而不同。同而不同。

主频,时钟周期,机器周期,运算速度要求

成一项基本操作，但一条指令常常是需要多项基本操作结合
才能完成，完成一条指令所需的时间就是指令周期，当然不同的指令，其指令周期就不一样的了。一般为1～2个机器周期，乘除指令为4个机器周期。
DSP广泛应用于通信、语音、雷达、仪器仪表等领域。针对不同应用，市场上有许多型号的DSP产品。以TI的产品为例，从用途上分，有Ｃ2000系列定点DSP，因为集成了大量外设资源，更多地用于控制领域；Ｃ5000系列定点低功耗DSP，主要用于消费产品和通信领域；还有Ｃ6000高速高性能DSP，主要用于网络和图像处理。
面对众多型号，拿到一个项目时要选择何种DSP呢？运算速度、功耗、结构、价格等都是需要考虑的地方，但运算速度无疑是首要考虑的，只有满足运算速度的前提下，选择能够适应其他要求的产品才是最合理的。下面就以实例讨论一下如何计算运算速度。 DSP处理的是数字信号，往往来源于前端模拟信号采样。如果信号为50Hz的正弦信号，每周期要采80个点才能满足后续算法精度要求，那么采样频率为4000Hz，采样点的时间间隔为250μs。即所有相关运算必须在250μs的时间内完成。假设采样点需要进行FFT这样的乘加运算，假定DSP执行一次乘加运算的时间只有１个指令周期，那么在两个采样点之间需要完成4096个乘加运算时，指令周期则必须小于250μs／4096=61.2ns，否则不能实现实时处理（在这里还没有考虑获取采样点的时间）。
有些DSP具有DMA模块，可以在没有CPU的参与下完成采集。例如语音编码算法，一桢信号为30ms，而一桢信号处理算法程序必须要在30ms内完成。若DSP的指令周期为20ns，则一桢时间内DSP能够提供的最大运算量为150万条指令。因此，一桢信号对应的算法程序不能超过150万条指令，否则就要更换速度更快的DSP了。

51单片机中的周期

51单片机中的周期
首先明确几个概念：时钟周期、振荡周期、状态周期、机器周期、指令周期1、时钟周期，也称为振荡周期：定义为时钟脉冲的倒数，在单片机中也就等于晶振的倒数。

51 单片机中把一个时钟周期定义为一个节拍（用P 表示），2 个节拍定义为状态周期（用S 表示）
时钟周期是单片机中最小的时间单位。

eg：12M 晶振的单片机，时钟周期=振荡周期=1/12 us。

2、机器周期：定义为完成一项基本操作所需要的时间，称为机器周期。

在计算机中，为了方便管理，把一条指令的执行过程分为若干个阶段，每个阶段去执行一项基本操作。

如：取指令，存储器读，存储器写等。

在51 单片机中1 个机器周期由6 个状态周期组成，也就是12 个时钟周期=12 x 1/12 us =1 us
定义机器周期是因为时钟周期时间太短，根本做不了什么。

3、指令周期：定义为执行一条指令所需的时间。

通常，包含一个机器周期的指令称为单周期指令，比如MOV 指令，CLR 指令等。

包含两个机器周期的指令称为双周期指令。

另外还有四周期指令。

判断指令是单周期指令还是双周期指令，最可靠的是查指令表。

我在网上找到了一个规律总结，
此规律应按照顺序进行判断，前一条原则高于后一条（主要指2～6），按顺。

MSP430单片机的时钟周期和机器周期与指令周期之间的关系解析

MSP430单片机的时钟周期和机器周期与指令周期之间的关系解析时钟简介：时钟周期也称为振荡周期：定义为时钟脉冲的倒数（时钟周期就是直接供内部CPU使用的晶振的倒数，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。

机器周期：在计算机中，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个时钟周期，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。

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。

MSP430单片机上电后，如果不对时钟系统进行设置，默认800 kHz的DCOCLK为MCLK和SMCLK 的时钟源，LFXTl接32768 Hz晶体，工作在低频模式（XTS=O）作为ACLK的时钟源。

CPU的指令周期由MCLK决定，所以默认的指令周期就是1/800 kHz=“1”.25μs。

要得到lμs的指令周期需要调整DCO频率，即MCLK=1 MHz，只需进行如下设置：BCSCTLl=XT20FF+RSEL2;//关闭XT2振荡器，设定DCO频率为1 MHz。

DCOCTL=DCO2//使得单指令周期为lμsMSP430的时钟周期（振荡周期）、机器周期、指令周期之间的关系在430中，一个时钟周期= MCLK晶振的倒数。

如果MCLK是8M，则一个时钟周期为1/8us;一个机器周期= 一个时钟周期，即430每个动作都能完成一个基本操作;一个指令周期= 1～6个机器周期，具体根据具体指令而定。

另：指令长度，只是一个存储单位与时间没有必然关系。

时钟频率、时钟周期、cpu周期、cpu指令周期

时钟频率、时钟周期、cpu周期、cpu指令周期频率频率是单位时间内完成周期性变化的次数，是描述周期运动频繁程度的量，常⽤符号f或ν表⽰，单位为秒分之⼀，符号为s-1。

为了纪念德国物理学家赫兹的贡献，⼈们把频率的单位命名为赫兹，简称“赫”，符号为Hz。

每个物体都有由它本⾝性质决定的与振幅⽆关的频率，叫做固有频率。

周期和频率的关系⼆者的关系：f=1/T，⼆者成反⽐（其中f为频率，T为周期）。

频率是单位时间内完成周期性变化的次数，是描述周期运动频繁程度的量。

周期，物体作往复运动或物理量作周⽽复始的变化时，重复⼀次所经历的时间。

交流电的频率是指它单位时间内周期性变化的次数，单位是赫兹（Hz），与周期成倒数关系。

⽇常⽣活中的交流电的频率⼀般为50Hz或60Hz，⽽⽆线电技术中涉及的交流电频率⼀般较⼤，达到千赫兹（KHz）甚⾄兆赫兹（MHz）的度量。

脉冲信号⼿电灯⼀直亮，这是直流。

不停的按开关导致灯亮、熄变化，就形成了脉冲。

按开关速度的快慢就是脉冲频率的⾼低。

时钟频率在电⼦技术中，脉冲信号是⼀个按⼀定电压幅度，⼀定时间间隔连续发出的脉冲信号。

脉冲信号之间的时间间隔称为周期；⽽将在单位时间（如1秒）内所产⽣的脉冲个数称为频率。

频率是描述周期性循环信号（包括脉冲信号）在单位时间内所出现的脉冲数量多少的计量名称；频率的标准计量单位是Hz（赫兹）。

电脑中的系统时钟就是⼀个典型的频率相当精确和稳定的脉冲信号发⽣器。

频率在数学表达式中⽤“ f ”表⽰，其相应的单位有：Hz（赫兹）、kHz（千赫兹）、MHz（兆赫兹）、GHz（吉赫兹）。

其中1GHz=1000MHz，1MHz=1000kHz，1kHz=1000Hz。

计算脉冲信号周期的时间单位及相应的换算关系是：s（秒）、ms（毫秒）、µs（微秒）、ns（纳秒），其中：1s=1000ms，1 ms=1000µs，1µs=1000ns。

CPU的主频，即CPU内核⼯作的时钟频率（CPU Clock Speed）。

时钟周期、状态周期、机器周期、指令周期、12T、6T、1T 之间关系

时钟周期、状态周期、机器周期、指令周期、12T、6T、1T 之间关系时钟周期：
又叫振荡周期；是时钟脉冲的倒数；例如22.1184MHz的控制器，其时钟周期就是1/22.1184 us.
状态周期：
8051把1个时钟周期叫做一个节拍。

两个节拍定义为一个状态周期。

机器周期：
完成一个基本操作的时间单元叫做机器周期。

一个机器周期由若干个状态周期构成。

8051的机器周期一般由6个状态周期构成，即12个时钟周期。

指令周期：
完成一条指令所需的时间。

简单的指令是单机器周期指令；复杂的双机器周期指令和多机器周期指令。

指令周期是CPU的关键指标。

ARM的指令一般都是单周期指令。

STC单片机下载时有一个12T和6T模式选择。

12T就是普通的模式，指令周期的时间等于时钟周期的12倍。

而6T则是倍速模式，指令周期的时间等于时钟周期的6倍。

两者的区别会在串口速度上面有体现。

同样的code，以6T模式和以12T模式下载后，串口波特率相差一倍。

1T是12倍速的模式，即指令周期的时间与时钟周期相等。

51单片机晶振频率、时钟周期、状态周期、机器周期、指令周期和总线周期的关系

51单⽚机晶振频率、时钟周期、状态周期、机器周期、指令周期和总线周期的关系⼀、晶振频率1、英⽂全称：frequency oscillate2、定义：晶体振荡器的固有频率, 不能改变。

⼆、时钟周期1、英⽂全称：Clock Cycle。

2、时钟周期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。

3、时钟周期 = 晶振周期 = 振荡周期Tosc = 晶振频率（振荡频率fosc）的倒数。

4、若晶振周期为12MHz，则时钟周期 = 1/12us。

每秒发出12000000个脉冲信号，那么发出⼀个脉冲的时间就是时钟周期，即1/12微妙。

三、状态周期振荡器脉冲信号经过时钟电路⼆分频之后产⽣的单⽚机时钟信号的周期（⽤S表⽰）称为状态周期。

故⼀个状态周期S包含2个节拍，前⼀时钟周期称为P1节拍，后⼀时钟周期称为P2节拍。

四、机器周期1、定义：CPU完成⼀项基本操作（取指令、存储器读写等）所消耗的最短时间。

2、⼀般由12个时钟周期或者6个状态周期组成。

3、计算：机器⼈周期 = 12 / 晶振频率。

4、存在的原因：1个时钟周期⽆法⼲完⼀件事，⽽12个时钟周期能够完成基本的操作。

五、指令周期取出并执⾏⼀条指令的时间。

指令周期是不确定的，因为她和该条指令所包含的机器周期有关。

⼀个指令周期=1个（或2个或3个或4个）机器周期，像乘法或除法就含有4个机器周期，单指令就只含有1个机器周期。

六、总线周期访问1次存储器和I/O端⼝操作所需要的时间。

七、⼩结所需时间：时钟周期 < 状态周期 < 机器周期 < 指令周期 < 总线周期————————————————————————————————————————————————————————————。

单片机指令周期怎么计算

单片机指令周期怎么计算首先，需要明确几个基本概念：1. 工作频率（Clock Frequency）：单片机运行的频率，通常以赫兹（Hz）为单位表示。

单片机所使用的晶体振荡器决定了工作频率的大小。

2. 机器周期（Machine Cycle）：一般情况下，单片机执行一条指令需要访问内存和执行指令两个步骤，这两个步骤合称为一个机器周期。

3. 时钟周期（Clock Cycle）：在机器周期中，时钟周期是一个最小的时间单位，它是一个周期性的信号变换所需要的时间。

时钟周期通常等于振荡器的振荡周期，即1/工作频率。

计算单片机指令周期的方法如下：1.确定单片机的工作频率。

2.查找单片机的技术手册或数据手册，找到指令的执行时间。

通常，每条指令在手册中都有一个时钟周期数或机器周期数的时间值。

3.计算指令的执行时间。

指令的执行时间等于指令执行的机器周期数乘以一个机器周期的时钟周期数。

例如，如果一个指令执行需要2个机器周期，而每个机器周期需要4个时钟周期，那么这条指令的执行时间就是2×4=8个时钟周期。

4. 计算指令周期。

指令周期等于指令执行时间乘以一个时钟周期的时间。

例如，如果每个时钟周期是20纳秒（ns），那么一个指令周期就是8×20=160纳秒。

需要注意的是，不同的指令在执行时间上可能会有所差异。

有些指令可能需要更多的机器周期或更多的时钟周期来执行，这取决于指令的复杂性和执行过程中是否需要访问外部设备或内存等。

总结起来，单片机指令周期的计算方法包括确定工作频率、查找指令执行时间、计算指令的执行时间和最终计算指令周期。

这样可以帮助开发者预估单片机程序的执行时间，以及进行时序性能分析和优化。

计算机组成原理--名词解释

名词解释：机器字长：CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存位数有关。

存储字长：计算机进行寻址的基本单位长度，一般取决于数据线的长度。

系统总线：连接CPU、主存、I/O各部件之间的信息传输线。

总线宽度：通常指数据总线的根数。

总线带宽：总数的数据传输率，指单位时间内总线上传输数据的位数。

总线传输周期：总线完成一次完整而可靠的传输所需时间。

存储时间：仅指完成一次操作的时间。

存储周期：包含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。

指令周期：取出并执行完一条指令所需的时间。

机器周期：在同步控制的机器中，执行指令周期中一步相对完整的操作所需时间。

时钟周期：节拍，时钟频率的倒数，及其基本操作的最小单位。

指令流水：将一条指令的执行过程分成若干个子过程，每个子过程由一个独立的功能部件来完成，指令在各子过程练成的线路上连续流动。

超流水线：超流水线技术是将一些流水线寄存器插入到流水线段中，好比流水线再分道，提高了原来流水线的速度，在一个时钟周内一个功能部件被使用多次。

吞吐量：单位时间内流水线所完成指令或输出结果的数量。

Cache工作原理：当CPU发出读请求时，如果Cache命中，就直接对Cache进行读操作，与主存无关；如果Cache不命中，则仍需访问主存，并把该块信息一次从主存调入Cache内，若此时Cache已满，则需要根据某种替换算法，用这个块替换Cache中原来的某块信息。

微指令：微程序控制的计算机中，由同时发出的控制信号所执行的一组微操作。

20140617整理的：机器字长：CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存位数有关。

超标量技术：P356指在每个周期内可同时并发多条独立指令，即以并行操作方式将两条或两条以上指令编译并执行。

存取周期：RISC：P326 精简指令系统计算机。

中断向量地址：存取时间：存储器带宽：P74 与存取周期密切相关的指标为存储器带宽，它表示单位时间内存储器存取的信息量。

寻址方式：P310 寻址方式是指确定本条指令的数据地址以及下一条将要执行的指令地址的方法，它与硬件结构紧密相关，而且直接影响指令格式和指令功能。

51单片机指令时间计算

51单片机指令时间计算引言：在嵌入式系统中，单片机是一种常用的控制器，而51单片机指令时间计算是评估单片机执行效率的重要指标之一。

本文将详细介绍51单片机指令时间计算的相关内容，包括指令周期、机器周期、时钟周期以及如何计算指令的执行时间。

一、指令周期指令周期是指单片机执行一条指令所需要的时间。

在51单片机中，一个指令周期包括12个机器周期。

每个机器周期的时间为1/12个机器周期。

二、机器周期机器周期是指单片机所需的最小时间单位，由时钟周期决定。

在51单片机中，一个机器周期包括6个时钟周期。

每个时钟周期的时间为1/6个机器周期。

三、时钟周期时钟周期是指单片机内部时钟发生一次跳变所需要的时间。

在51单片机中，时钟周期的时间周期为1/12个机器周期。

四、指令执行时间计算指令执行时间可以通过以下公式计算：指令执行时间 = 指令周期× 时钟周期五、示例计算假设某条指令的指令周期为3个机器周期，时钟周期为1.5个机器周期，则该指令的执行时间计算如下：指令执行时间 = 3个机器周期× 1.5个机器周期 = 4.5个机器周期六、指令执行时间的影响因素1.指令周期的长度：不同的指令周期长度会直接影响指令的执行时间。

指令周期越长，执行时间越长。

2.时钟周期的长度：时钟周期的长度与单片机的工作频率有关。

时钟周期越长，执行时间越长。

3.指令的类型：不同类型的指令可能需要不同的机器周期和时钟周期来执行。

4.指令之间的依赖关系：如果一个指令依赖于前面的指令执行结果，那么它的执行时间将会受到前面指令执行时间的影响。

七、指令执行时间的应用1.性能评估：通过计算指令执行时间，可以评估单片机的性能表现，从而选择合适的单片机。

2.程序优化：了解指令执行时间可以帮助程序员优化程序，提高程序的执行效率。

3.实时系统设计：在实时系统中，需要根据指令执行时间来确定任务的调度策略，以保证系统的实时性。

八、结论51单片机指令时间计算是评估单片机执行效率的重要指标之一，通过计算指令周期、机器周期和时钟周期，可以得到指令的执行时间。

单片机：时钟周期,机器周期,指令周期

单片机：时钟周期，机器周期，指令周期
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。

具体计算就是1/fosc。

也就是说如果晶振为1MHz，那幺时钟周期就为1us;6MHz的话，就是1/6us。

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)。

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。

计算机组成原理课后答案(第二版)_唐朔飞_第九章

5% 15%
解：指令平均运行时间 =（0.6×0.35 +0.8×0.45+10×0.05+1.4×0.15）µs
= 0.21+0.36+0.5+0.21 = 1.28µs 机器平均运行速度 = 1/1.28µs = 0.78125MIPS
CPU芯片升级后，机器平均运行速度计算：方法一： 0.78125MIPS×(10MHz/ 6MHz)≈1.3MIPS 方法二：时钟周期 = 1/6MHz≈0.16667µs 指令平均运行周期数=1.28µs/0.16667µs≈7.68CPI 升级后时钟周期 = 1/10MHz ≈ 0.1µs 指令平均运行时间≈0.1µs×7.68≈0.768µs 机器平均运行速度≈1/0.768µs≈1.3MIPS
当参数改变后：机器周期= 125ns×4=500ns=0.5µs 平均指令周期=0.5µs×4=2µs 平均指令执行速度=1/2µs=0.5MIPS
结论：两个主频相同的机器，执行速度不一定一样。
7. 某CPU的主频为10MHz，若已知每个机器周期平均包含4个时钟周期，该机的平均指令执行速度为1MIPS，
12. CPU结构同上题，写出完成下列指令所需的全部微操作和控制信号（包括取指令）。
（1）寄存器间接寻址的无条件转移指令“JMP @ B”。
（2）间接寻址的存数指令“STA @ X”。
解：解题方法步骤同上题。（1） “JMP @ B”指令的流程图和全部微操作控制信号如下：
“JMP @ B”指令流程图及微命令序列：
=100ns 机器周期=100ns×4=400ns=0.4µs 平均指令周期=1/1MIPS
=1×10-6=1µs 每个指令周期所含机器周期个数 = 1µs/0.4µs=2.5个