單片機的時序單位


古老的教材里是這樣說的:

  ” MCS-51的每個機器周期包含6個狀態周期,每個狀態周期划分為2個節拍,分別對應着2個節拍時鍾有效期間。因此一個機器周期包含12個振盪周期,由S1P1(狀態1節拍1)一直到S6P2(狀態6拍2),每個節拍持續一個震盪周期,每個狀態周期持續兩個振盪器周期。若采用12Mhz的晶振振盪器,則每個機器周期恰為1us 。“

下面分別講解:

1)振盪器周期:晶振的震盪周期,又稱時鍾周期,為最小的時序單位,也就是1個脈沖的時間,或者稱一個節拍的時間,1個脈沖為1個節拍;

   上圖圖中Pn即為節拍n,如P2為節拍2。1個上升沿、1個下降沿、1個高電平、1個低電平都能稱作1個節拍,但只能用一種表示,如1個脈沖用高電平表示了就不能再用上升沿表示了,否則會重復。

  

 

 

  時鍾周期即晶振的單位時間發出的脈沖數,12MHZ=12×10的6次方,即每秒發出12000 000個脈沖信號,那么發出1個脈沖的時間就是1個時鍾周期。

 

  所以上面公式分子為秒,分母為次數,相除的結果表示每1次脈沖用了多少秒。

 

2)狀態周期:振盪頻率經單片機內的二分頻器分頻后提供給片內CPU的時鍾周期,因此,一個狀態周期包含2個振盪周期。

  也就是說,對於12MHz晶振頻率,在每1秒發出的12000 000個脈沖信號里,按照每2個脈沖規律送給片內CPU運算,而這2個脈沖所用的時間就是所謂的狀態周期,等於2*時鍾周期:

  

 

3)機器周期:1個機器周期由6個狀態周期即12個振盪周期組成,是計算機執行一種基本操作的時間單位。

  在計算機中,為了便於管理,常把一條指令的執行過程划分為若干個階段,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;

  在8051/8052中,1個機器周期擁有12個振盪周期,即1個機器周期擁有12個脈沖,這12個脈沖完成一項基本操作,如完成1次取指令操作。

     

 

 

 4)指令周期:執行1條完整的指令所需要的時間。1個指令周期由1~4個機器周期組成。

  執行一條完整的指令,如加法指令,由多個基本操作共同組合完成,如按照取指、存儲、譯碼、執行等順序共同完成加法指令,而機器周期只完成取指,下一個機器周期又只負責存儲,再下一個機器周期負責譯碼。這就是指令周期和機器周期的區別之處。

   

5)時序關系圖

 


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