作业帮简述时钟周期、机器周期、指令周期的概念及三者之间的关系
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/30 13:45:12
简述时钟周期、机器周期、指令周期的概念及三者之间的关系
简述时钟周期、机器周期、指令周期的概念及三者之间的关系
简述时钟周期、机器周期、指令周期的概念及三者之间的关系
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.
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）.
机器周期
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.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.