试述指令周期CPU周期和时钟周期之间的关系

问题描述

精选答案

相互关系如下：指令周期是取出并执行一条指令的时间，指令周期常常有若干个CPU周期（也叫机器周期），CPU周期一般由12个时钟周期组成（时钟周期通常由晶振决定）。也就是说指令周期的通常大于cpu周期，指令周期的长短与执行的指令有关，有的指令需要花费更多的CPU周期。

1、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1/12us），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）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）。

2、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。

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。

3、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。CC2530的每个指令周期是一个时钟，而标准的8051每个指令周期是12个时钟。

其他回答

小严老师说成考

系统主时钟一个周期信号所持续的时间称为时钟周期(T);微处理器通过外部总线对存储器或I/O端口进行一次读写操作的过程称为总线周期;微处理器执行一条指令的时间(包括取指令和执行指令所需的全部时间)称为指令周期;关系:一个总线周期由若干个时钟周期组成;一个指令周期由若干个总线周期组成;