时钟周期指令周期

 

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。时钟周期T又称为状态周期，是时序中最小的时间单位。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。

     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）。

2、机器周期
　　 机器周期定义为实现特定功能所需的时间，或完成某一规定操作所需的时间，通常由若干时钟周期构成。具体计算为：时钟周期 X cycles。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。 

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。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，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。

3、指令周期
　　 置零周期是时序中的最大时间单位，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成为单周期指令，比如CLR,MOV等等。包含两个机器周期的指令称为双周期指令。另外还有4周期指令，比如乘法和除法指令。
　　 而我现在使用的晶振为22.1184MHz，单片机为4时钟周期，所以机器周期为1/5.5296 us。
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　　 时钟周期 X cycles
　　 标准8051单片机为12时钟周期，即一个机器周期为标准的12个系统时钟周期（时钟周期 X 12）。
　　 PHILIPS单片机为6时钟周期。
　　 AVR单片机为单时钟周期。
　　 C8051FXXX单片机为单时钟周期，即1个机器周期为1个系统时钟周期（时钟周期 X 1）。故比51至少快12倍。