关于CPU的几个小知识

时钟周期、机器周期和指令周期 

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（做过单片机的同学应该自己设计过晶振），是计算机中的最基本的、最小的时间单位。时钟脉冲的表现形式就是震荡极快的方波，频率为12M的51单片机的时钟周期为1/12us。在CPU中，我们把时钟周期称为主频。

机器周期

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。普通的51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），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

  指令周期：我们知道，指令的执行包括取指令、分析指令和执行指令三个步骤。所有完成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。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。

缓存

CPU缓存（Cache Memory）是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。高速缓存的出现主要是为了解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾，因为CPU运算速度要比内存读写速度快很多，这样会使CPU花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的，当CPU调用大量数据时，就可先缓存中调用，从而加快读取速度。

线程

线程，也被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP），是程序执行流的最小单元。一个标准的线程由线程ID，当前指令指针(PC），寄存器集合和堆栈组成 （因此，在多线程任务中，频繁的上下文切换会增大系统的开销是一个必然的事实）。另外，线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤消另一个线程，同一进程中的多个线程之间可以并发执行。由于线程之间的相互制约，致使线程在运行中呈现出间断性。线程也有就绪、阻塞和运行三种基本状态。

CPU指令集

指令集是存储在CPU内部，对CPU运算进行指导和优化的硬程序。拥有这些指令集，CPU就可以更高效地运行。Intel有x86，EM64T，MMX，SSE，SSE2，SSE3，SSSE3 (Super SSE3)，SSE4.1，SSE4.2，AVX。AMD主要是x86，x86-64，3D-Now!指令集。

汇编指令集

汇编指令是汇编语言中使用的一些操作符和助记符,还包括一些伪指令(如assume,end)。用于告诉汇编程序如何进行汇编的指令，它既不控制机器的操作也不被汇编成机器代码，只能为汇编程序所识别并指导汇编如何进行。

参考文献

单片机原理

微机原理