指令周期、总线周期和时钟周期三者有啥关系

Posted 2023-05-07

参考技术A

关系：若将机器周期定为单位1us，则指令周期为1~4us，时钟周期为1/6us,总线周期为2/3us(一个总线周期一般包含4个时钟周期)。

指令周期：是指执行一条指令所占用的全部时间，一个指令周期通常含1~4个机器周期。

总线周期：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。

时钟周期：又称状态周期，是震荡周期的两倍，每个时钟的前半周期完成算数逻辑操作，在后半周期，内部寄存器与寄存器间的传输一般在此状态发生。

扩展资料：

概念辨析

机器周期和总线周期 并无明确的相互包含的关系。机器周期指的是完成一个基本操作的时间，这个基本操作有时可能包含总线读写，因而包含总线周期，但是有时可能与总线读写无关。

指令周期：是CPU的关键指标 ，指取出并执行一条指令的时间。一般以机器周期为单位，分单指令执行周期、双指令执行周期等。处理器的大部分指令（ARM、DSP）均采用单指令执行周期。

机器周期：完成一个基本操作的时间单元，如取指周期、取数周期。

时钟周期：CPU的晶振频率的倒数的。(fantaxy:晶振一次需要的时间)

一个机器周期一般是一条指令花费的时间，也有些是2个机器周期的指令，DJNZ，是双周期指令。

周期：就是时间，完成一次任务的时间。

参考资料来源：百度百科--周期

参考资料来源：百度百科--机器周期

单片机指令周期机器周期状态周期时钟周期

单片机的系统指令周期根据不同的内核架构各有区别。

8051系列单片机采用的是同步式的顺序逻辑系统，整个系统的工作完全是依赖系统内部的时脉信号。它的指令周期、机器周期等也是根据时钟脉冲信号来确定。下面说明机器周期、指令周期等的关系。

时钟周期：又叫时钟振荡周期，指晶振振荡产生的脉冲，一个脉冲表示一个时钟周期。

状态周期：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）。一个状态周期等于两个时钟周期。

机器周期：一般也叫CPU周期，表示从内存读取一条指令字的最短时间，它是指令周期的最小单位。它等于单指令的周期长度。一个机器周期等于6个状态周期。

指令周期：一条指令包括1个或多个机器周期。所有的C语言代码最后都会编译成汇编代码来执行，而执行一条汇编指令需要的机器周期就叫做指令周期。

不用的指令的时钟周期不一样，同意8051内核，同一指令的时钟周期也不一样，由下图就可以知道，MOV指令将寄存器值放入累加器需要一个机器周期，MOV指令将直接地址中的值放入累加器需要两个周期；同一指令，8051和90系列单片机的指令周期也不同，8051系列执行单指令需要12个时钟周期，90系列执行单指令需要6个周期，他们都是需要一个机器周期，但是90系列一个机器周期只需要6个时钟周期。

 我们常用的NOP指令就是一个单指令，需要一个机器周期，8051需要晶振产生12个脉冲。

 

8051百度百科：8051是一种8位元的单芯片微控制器，属于MCS-51单芯片的一种，由英特尔公司于1981年制造。INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，如Atmel、飞利浦、深联华等公司，相继开发了功能更多、更强大的兼容产品。

 

CORTEX-M0 M3 M4等，采用的是ARMv6-M、ARMv7-M、ARMv8-M Thumb指令集，采用的是三级流水线工艺，M3具有分支预测功能，可以预取分支目标地址的指令，使分支延迟减少到一个时钟周期。

CORTEX-M系列的指令周期是不确定的，一方面MCU从Flash取指是有延时的，另一方面Cortex的指令集不是固定周期的，特别从M3加入分支预测后，分支指令在Cortex-M不同型号上的结果都不相同。

 

完。