總結51單片機時(shí)鍾與周期之間(jiān)的關系

    單片機機中,有(yǒu)時(shí)鍾周期,機器(qì)周期,指令周期,初學者往往不能弄清楚他們之間(jiān)的關系,這裏就簡單介紹一下.

    在說明(míng)之前首先要明(míng)确幾個(gè)概念,既什麽是周期和(hé)頻率,相信大(dà)多(duō)數(shù)人(rén)都知道(dào)他們的含義,周期就是物體(tǐ)循環一周的時(shí)間(jiān),頻率就是1 秒(miǎo)鍾內(nèi)循環的次數(shù).單片機是靠脈沖工作(zuò)的,既一個(gè)脈沖單片機産生(shēng)一個(gè)操作(zuò).下面言歸正傳.

    時(shí)鍾周期:時(shí)鍾周期也稱為(wèi)振蕩周期，定義為(wèi)時(shí)鍾脈沖的倒數(shù)(可(kě)以這樣來(lái)理(lǐ)解，時(shí)鍾周期就是單片機外接晶振的倒數(shù)，例如12M的晶振，它的時(shí)間(jiān)周期就是1/12 us)， 既産生(shēng)一個(gè)脈沖的時(shí)間(jiān),是計(jì)算(suàn)機中最基本的、最小(xiǎo)的時(shí)間(jiān)單位。

    在一個(gè)時(shí)鍾周期內(nèi)，CPU僅完成一個(gè)最基本的動作(zuò)。對于某種單片機，若采用了1MHZ的時(shí)鍾頻率，則時(shí)鍾周期為(wèi)1us;若采用4MHZ的時(shí)鍾頻率，則時(shí)鍾周期為(wèi)250ns。由于時(shí)鍾脈沖是計(jì)算(suàn)機的基本工作(zuò)脈沖，它控制(zhì)着計(jì)算(suàn)機的工作(zuò)節奏(使計(jì)算(suàn)機的每一步都統一到它的步調上(shàng)來(lái))。顯然，對同一種機型的計(jì)算(suàn)機，時(shí)鍾頻率越高(gāo)，計(jì)算(suàn)機的工作(zuò)速度就越快。但(dàn)是，由于不同的計(jì)算(suàn)機硬件電(diàn)路和(hé)器(qì)件的不完全相同，所以其所需要的時(shí)鍾周頻率範圍也不一定相同。我們學習的8051單片機的時(shí)鍾範圍是1.2MHz-12MHz。

    機器(qì)周期:單片機工作(zuò)時(shí)，是一條一條地從RoM中取指令，然後一步一步地執行(xíng)為(wèi)了便于管理(lǐ)，常把一條指令的執行(xíng)過程劃分為(wèi)若幹個(gè)階段，每一階段完成一項工作(zuò)。例如，取指令、存儲器(qì)讀、存儲器(qì)寫等，這每一項工作(zuò)稱為(wèi)一個(gè)基本操作(zuò),完成一個(gè)基本操作(zuò)所需要的時(shí)間(jiān)稱為(wèi)機器(qì)周期既單片機訪問一次存儲器(qì)的時(shí)間(jiān)，稱之為(wèi)一個(gè)機器(qì)周期，這是一個(gè)時(shí)間(jiān)基準。—個(gè)機器(qì)周期包括12個(gè)時(shí)鍾周期。如果一個(gè)單片機選擇了12MHZ晶振，它的時(shí)鍾周期是1/12us，也是一個(gè)晶振周期。它的一個(gè)機器(qì)周期是12×(1/12)us，也就是1us。機器(qì)周期不僅對于指令執行(xíng)有(yǒu)着重要的意義，而且機器(qì)周期也是單片機定時(shí)器(qì)和(hé)計(jì)數(shù)器(qì)的時(shí)間(jiān)基準。例如一個(gè)單片機選擇了12MHZ晶振，那(nà)麽當定時(shí)器(qì)的數(shù)值加1時(shí)，實際經過的時(shí)間(jiān)就是1us，這就是單片機的定時(shí)原理(lǐ)。

    指令周期是執行(xíng)一條指令所需要的時(shí)間(jiān)，一般由若幹個(gè)機器(qì)周期組成。指令不同，所需的機器(qì)周期數(shù)也不同。對于一些(xiē)簡單的的單字節指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器(qì)後，立即譯碼執行(xíng)，不再需要其它的機器(qì)周期。對于一些(xiē)比較複雜的指令，例如轉移指令、乘法指令，則需要兩個(gè)或者兩個(gè)以上(shàng)的機器(qì)周期。

    通(tōng)常含一個(gè)機器(qì)周期的指令稱為(wèi)單周期指令，包含兩個(gè)機器(qì)周期的指令稱為(wèi)雙周期指令。

    簡單地說，沒有(yǒu)晶振，就沒有(yǒu)時(shí)鍾周期，沒有(yǒu)時(shí)鍾周期，就無法執行(xíng)程序代碼，單片機就無法工作(zuò)。

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