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单片机时钟周期、机器周期、指令周期与总线周期

2017-04-22 10:18分类:PLC基础知识 阅读:

  时钟周期:
时钟周期也称为振动周期,界说为时钟脉冲的倒数(能够这么来了解,时钟周期即是单片机外接晶振的倒数,例如12M的晶振,它的时刻周期即是1/12us),是核算机中最根柢的、最小的时刻单位。
在一个时钟周期内,CPU仅完毕一个最根柢的动作。关于某种单片机,若选用了1MHZ的时钟频率,则时钟周期为1us;若选用4MHZ的时钟频率,则时钟周期为250us。因为时钟脉冲是核算机的根柢作业脉冲,它操控着核算机的作业节奏(使核算机的每一步都一同到它的进程上来)。显着,对同一种机型的核算机,时钟频率越高,核算机的作业速度就越快。详细核算即是1/fosc。也即是说假定晶振为1MHz,那么时钟周期就为1us;6MHz的话,即是1/6us。
8051单片机把一个时钟周期界说为一个节拍(用P标明),二个节拍界说为一个状况周期(用S标明)。
机器周期:
在核算机中,为了便于处理,常把一条指令的施跋涉程差异为若干个时期,每一时期完毕一项作业。例如,取指令、存储器读、存储器写等,这每一项作业称为一个根柢操作。完毕一个根柢操作所需求的时刻称为机器周期。一般状况下,一个机器周期由若干个S周期(状况周期)构成。
8051系列单片机的一个机器周期同6个S周期(状况周期)构成。前面已说过一个时钟周期界说为一个节拍(用P标明),二个节拍界说为一个状况周期(用S标明),8051单片机的机器周期由6个状况周期构成,也即是说一个机器周期=6个状况周期=12个时钟周期。详细核算为:时钟周期Xcycles。假定单片机是12周期的话,那么机器周期即是T×12。假定晶振频率为12M,单片机为12周期的话,那么机器周期即是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。12M经过火频变为1M,由T=1/f,即一个机器周期变为1us
指令周期:
施行一条指令所需求的时刻,一般由若干个机器周期构成。指令纷歧样,所需的机器周期也纷歧样。一般,包括一个机器周期的指令变成单周期指令,比方CLR,MOV等等。包括两个机器周期的指令称为双周期指令。别的还有4周期指令,比方乘法和除法指令。关于一些简略的的单字节指令,在取指令周期中,指令取出到指令寄存器后,当即译码施行,不再需求其它的机器周期。关于一些比照杂乱的指令,例如搬运指令、乘法指令,则需求两个或许两个以上的机器周期。
总线周期:
因为存贮器和I/O端口是挂接在总线上的,CPU对存贮器和I/O接口的拜访,是经过总线完毕的。一般把CPU经过总线对微处理器外部(存贮器或I/O接口)进行一次拜访所需时刻称为一个总线周期。
总结一下,时钟周期是最小单位,机器周期需求1个或多个时钟周期,指令周期需求1个或多个机器周期;机器周期指的是完毕一个根柢操作的时刻,这个根柢操作有时或许包括总线读写,因此包括总线周期,可是有时或许与总线读写无关,所以,并无了解的彼此包括的联络。
指令周期:是CPU的要害方针,指取出并施行一条指令的时刻。一般以机器周期为单位,分单指令施行周期、双指令施行周期等。如今的处理器的大有些指令(ARM、DSP)均选用单指令施行周期。
机器周期:完毕一个根柢操作的时刻单元,如取指周期、取数周期。
时钟周期:CPU的晶振的作业频率的倒数。
比方1:
22.1184MHZ的晶振,它的晶振周期、时钟周期和机器周期别离是多少?
以51为例,晶振22.1184M,时钟周期(晶振周期)即是(1/22.1184)μs,一个机器周期包括12个时钟周期,一个机器周期即是0.5425μs。一个机器周期一般是一条指令花费的时刻,也有些是2个机器周期的指令,DJNZ,是双周期指令.
比方2:
1、振动周期(时钟周期):为单片机供应时钟信号的振动源的周期。
2、机器周期:一般将完毕一个根柢操作所需的时刻称为机器周期。
3、指令周期:是指MCU施行一条指令所需求的时刻。一个指令周期一般富含1~4个机器周期。
若MCU单片机外接晶振为12MHz时详细值为:
振动周期(时钟周期)=1/12MHz=1/12μs=0.0833μs,机器周期=12*1/12μs=1μs,指令周期=1~4μs
阐明:
1、时钟周期即晶振的单位时刻宣告的脉冲数,12MHz=12×10的6次方,即每秒宣告12000000个脉冲信号,那么宣告一个脉冲的时刻即是时钟周期,即1/12微秒。
2、一个机器周期等于12个时钟周期,所所以1微秒。

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