機器周期

在計算機中，為了便於管理，常把一條指令的執行過程劃分為若干個階段，每一階段完成一項工作。例如，取指令、存儲器讀、存儲器寫等，這每一項工作稱為一個基本操作。完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期。一般情況下，一個機器周期由若干個S周期（狀態周期）組成。通常用記憶體中讀取一個指令字的最短時間來規定CPU周期，(也就是 計算機通過內部或外部匯流排進行一次信息傳輸從而完成一個或幾個微操作所需要的時間）)，它一般由12個時鐘周期（振盪周期）組成，也是由6個狀態周期組成。而振盪周期=1秒/晶振頻率，因此單片機的機器周期=12秒/晶振頻率 。

基本介紹

• 中文名：機器周期
• 外文名：Machine Cycle

簡介

節拍與狀態：把振盪脈衝的周期定義為節拍（用p表示）。振盪脈衝經過二分頻後定義為狀態。一個狀態就包含兩個節拍。

指令周期（Instruction Cycle）：取出並執行一條指令的時間。

匯流排周期（BUS Cycle）：也就是一個訪存儲器或I/O連線埠操作所用的時間。

時鐘周期（Clock Cycle）：又稱震盪周期，是處理操作的最基本單位。(晶振頻率的倒數）

指令周期、匯流排周期和時鐘周期之間的關係：一個指令周期由若干個匯流排周期組成，而一個匯流排周期時間又包含有若干個時鐘周期。

一個匯流排周期包含一個（只有取址周期）或多個機器周期。

指令周期

CPU每取出一條指令並執行這條指令，都要完成一系列的操作，這一系列操作所需要的時間通常叫做一個指令周期。換言之指令周期是取出一條指令並執行這條指令的時間。由於各條指令的操作功能不同，因此各種指令的指令周期是不盡相同的。例如一條加法指令的指令周期同一條乘法指令的指令周期是不相同的。 指令周期常常用若干個CPU周期數來表示，CPU周期也稱機器周期。指令不同，所需的機器周期數也不同。對於一些簡單的單位元組指令，在取指令周期中，指令取出到指令暫存器後，立即解碼執行，不再需要其它的機器周期。對於一些比較複雜的指令，例如轉移指令、乘法指令，則需要兩個或者兩個以上的機器周期。通常含一個機器周期的指令稱為單周期指令，包含兩個機器周期的指令稱為雙周期指令。

匯流排周期

1.微處理器是在時鐘信號CLK控制下按節拍工作的。8086/8088系統的時鐘頻率為4.77MHz，每個時鐘周期約為200ns。

2.由於存貯器和I/O連線埠是掛接在匯流排上的，CPU對存貯器和I/O接口的訪問，是通過匯流排實現的。通常把CPU通過匯流排對微處理器外部（存貯器或 I/O接口）進行一次訪問所需時間稱為一個匯流排周期。一個匯流排周期一般包含4個時鐘周期，這4個時鐘周期分別稱4個狀態即T1狀態、T2狀態、T3狀態和 T4狀態。

時鐘周期

一個CPU周期時間有包含若干個時鐘周期。時鐘周期定義為時鐘脈衝的倒數（可以這樣來理解，時鐘周期就是單片機外接晶振的倒數，例如12M的晶振，它的時間周期就是1/12 μs），是計算機中最基本的、最小的時間單位。

在一個時鐘周期內，CPU僅完成一個最基本的動作。由於時鐘脈衝是計算機的基本工作脈衝，它控制著計算機的工作節奏（使計算機的每一步都統一到它的步調上來）。顯然，對同一種機型的計算機，時鐘頻率越高，計算機的工作速度就越快。但是，由於不同的計算機硬體電路和器件的不完全相同，所以其所需要的時鐘周頻率範圍也不一定相同。我們學習的 8051單片機的時鐘範圍是1.2MHz-12MHz。

一個機器周期包含六個狀態周期（用S表示）。一個狀態周期有兩個節拍（用P1、P2表示）。

8051系列單片機的一個機器周期同6 個S周期（狀態周期）組成。也就是說一個機器周期=6個狀態周期=12個振盪周期（即時鐘周期）。

概念辨析

總結一下，它們之間的關係就是，指令周期由若干個機器周期組成，匯流排周期一般由4個時鐘周期組成。

機器周期和匯流排周期 並無明確的相互包含的關係。機器周期指的是完成一個基本操作的時間，這個基本操作有時可能包含匯流排讀寫，因而包含匯流排周期，但是有時可能與匯流排讀寫無關。

指令周期：是CPU的關鍵指標，指取出並執行一條指令的時間。一般以機器周期為單位，分單指令執行周期、雙指令執行周期等。處理器的大部分指令（ARM、DSP）均採用單指令執行周期。

機器周期：完成一個基本操作的時間單元，如取指周期、取數周期。

時鐘周期：CPU的晶振頻率的倒數的。(fantaxy:晶振一次需要的時間)

一個機器周期一般是一條指令花費的時間，也有些是2個機器周期的指令，DJNZ，是雙周期指令。

周期：就是時間，完成一次任務的時間

時鐘周期：這個名字的英文clock cycle; clock period；時鐘是用來計時的，是一個基本單位；在計算機中，cpu的晶振時間就是一個最最基本的單位，因此時鐘周期很基本，別的周期都用它來參考！