IC基础知识(十一)时钟周期、状态周期、机器周期、指令周期和总线周期的定义及关系
目录
1.时钟周期、振荡周期、节拍周期
2.状态周期
3.机器周期、CPU周期
4.指令周期
5.总线周期
总结
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1.时钟周期、振荡周期、节拍周期
时钟周期又叫做振荡周期、节拍周期,定义为时钟晶振频率的倒数。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。例如晶振为12M,则时钟周期为1/12us。又可以被定义为节拍。
2.状态周期
状态周期是时钟周期的2倍,由时钟周期二分频得到。
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)。
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。一个机器周期包含6个状态周期(S1-S6),而一个状态周期又包含两个时钟振荡周期(简称时钟周期)。例: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。
3.机器周期、CPU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。比如,取值周期,取数周期。在80C51内部,机器周期一般包括于6个状态周期,12个时钟周期。例如24M的晶振,机器周期为12/24M秒。
4.指令周期
指令周期是指取出并完成一条指令所需的时间,一般由若干个机器周期组成,分为单周期指令,双周期指令和多周期指令。
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。
5.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。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状态、T3状态和 T4状态。
总结
时钟周期=T
状态周期=2*T
总线周期=4*T
机器周期=若干状态周期
指令周期=若干机器周期
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