时钟周期、机器周期和指令周期
来源:互联网 发布:大掌门江湖boss数据 编辑:程序博客网 时间:2024/04/29 06:59
时钟周期:一个时钟脉冲所需要的时间。在计算机组成原理中又叫T周期或节拍脉冲。是CPU和其他单片机的基本时间单位。它可以表示为时钟晶振频率(1秒钟的时钟脉冲数)的倒数(也就是1s/时钟脉冲数,比如1/12MHz),对CPU来说,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,时钟周期就越短,工作速度也就越快。时钟周期在CPU的描述里也叫节拍,即将一个机器周期划分成若干个相等的时间段,每一段仅完成一个基本操作,用一个电平信号宽度对应。举例:(个人理解)工作频率为100MHZ,则时钟周期=1/100M(s)=10(ns),理解为1s(10的9次方ns)内的时钟周期个数为10的8次方,所以每个时钟周期的时间长为(10的9次方ns/10的8次方ns)个时钟周期,结果为10ns。
总线周期:cpu从内存中读取指令,向内存中存取数据,对外设端口读写数据,执行总线周期,总线周期通常包含4个T状态:T1,T2,T3,T4。所谓一个T状态就是一个时钟周期。它是CPU执行操作的最小时间单位。
机器周期:通常用从内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期(机器周期),也即CPU完成一个基本操作所需的时间。通常一个机器周期包含12个时钟周期,在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),也就是一个状态周期包含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。又称CPU的工作周期或基本周期,总线周期。
指令周期:执行一条指令所需要的时间,是从取指令、分析指令到执行完指令所需的全部时间,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,所以一个指令周期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,比如一个复杂指令可能需要很多个机器周期才能完成,而每个机器周期又由多个时钟周期完成。
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