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什么是单片机的机器周期、震荡周期和指令?他们之间是什么关系

发布时间:2019-07-27 02:39 来源:未知 编辑:admin

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  1.机器周期:一个机器周期包含6个状态周期S1~S6,也就是12个时钟周期。在一个机器周期内,CPU可以完成一个独立的操作。

  2.震荡周期:也称时钟周期,是指为单片机提供时钟信号的震荡源的周期,一般实验板上为11.0592MHZ,12MHZ和24MHZ用的也比较多。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。

  3.指令周期:它是指CPU完成一条操作的所需的全部时间。包括取指令、分析指令和执行指令所需的全部时间。每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期组成。MCS-51系统中,有单周期指令、双周期指令和四周期指令。

  三者之间的关系是:一条指令周期包括若干个机器周期,一条机器周期又包括若干个时钟周期。

  振荡是指物理量或物理现象具有周期性往复变化的特性;振荡周期指物理量或物理现象完成一次振动所需时间,物理学上常用来描述电量的振荡周期。

  通常情况下,振荡周期由波形图上两个相邻同方向峰值之间的时间间隔得到,与之相对应的物理量是振荡频率fp(频率),振荡频率和振荡周期互为倒数关系,即

  展开全部■ (1)振荡周期:也称时钟周期,是指为单片机提供时钟信号的振荡源的周期,一般实验板上为11.0592MHZ,12MHZ和24MHZ用的也比较多。

  ■ (2)状态周期:每个状态周期为时钟周期的2倍,是振荡周期经二分频后得到的。

  ■ (3)机器周期:一个机器周期包含6个状态周期S1~S6,也就是12个时钟周期。在一个机器周期内,CPU可以完成一个独立的操作。

  ■ (4)指令周期:它是指CPU完成一条操作的所需的全部时间。每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期组成。MCS-51系统中,有单周期指令、双周期指令和四周期指令。

  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。

  振荡周期,定义为时钟脉冲的倒数(时钟周期就是单片机外接晶振的倒数,例如12M的晶振,它的时钟周期就是1/12us),是计算机中的最基本的、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。时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲,控制着计算机的工作节奏。时钟频率越高,工作速度就越快。

  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,所需的机器周期也不同。

  三者的关系:振荡周期是最小单位,机器周期需要1个或多个振荡周期,指令周期需要1个或多个机器周期;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,所以,并无明确的相互包含的关系。

  单片机(Microcontrollers)是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域广泛应用。

  从上世纪80年代,由当时的4位、8位单片机,发展到现在的300M的高速单片机。

  单片机(Microcontrollers)诞生于1971年,经历了SCM、MCU、SoC三大阶段,早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051,此后在8051上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。

  随着工业控制领域要求的提高,开始出现了16位单片机,但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。

  90年代后随着消费电子产品大发展,单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用,32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位,并且进入主流市场。

  而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高,处理能力比起80年代提高了数百倍。高端的32位Soc单片机主频已经超过300MHz,性能直追90年代中期的专用处理器,而普通的型号出厂价格跌落至1美元,最高端的型号也只有10美元。

  当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用,大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。

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