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  • 计算机中我们常常会混淆指令周期、CPU周期和时钟周期,要区分这些并不难,但要想彻底弄懂这些,就得要求我们对CPU底层有一定了解。 一.指令周期 指令周期:是指计算机从取指到指令执行完毕的时间 计算机执行指令...

    计算机中我们常常会混淆指令周期、CPU周期和时钟周期,要区分这些并不难,但要想彻底弄懂这些,就得要求我们对CPU底层有一定了解。

    一.指令周期

    指令周期:是指计算机从取指到指令执行完毕的时间

    计算机执行指令的过程可以分为以下三个步骤:

    1. Fetch(取指),也就是从 PC 寄存器里找到对应的指令地址,根据指令地址从内存里把具体的指令,加载到指令寄存器中,然后把 PC 寄存器自增,好在未来执行下一条指令。
    2. Decode(译码),也就是根据指令寄存器里面的指令,解析成要进行什么样的操作,是 R、I、J 中的哪一种指令,具体要操作哪些寄存器、数据或者内存地址。
    3. Execute(执行指令),也就是实际运行对应的 R、I、J 这些特定的指令,进行算术逻辑操作、数据传输或者直接的地址跳转。

    在取指令的阶段,我们的指令是放在存储器(也就是内存)里的,实际上,通过 PC 寄存器指令寄存器取出指令的过程,是由控制器(Control Unit)操作的。指令的解码过程,也是由控制器进行的。一旦到了执行指令阶段,无论是进行算术操作、逻辑操作的 R 型指令,还是进行数据传输、条件分支的 I 型指令,都是由算术逻辑单元(ALU)操作的,也就是由运算器处理的。不过,如果是一个简单的无条件地址跳转,那么我们可以直接在控制器里面完成,不需要用到运算器。

     

    指令生命周期

    二. CPU周期

    CPU周期亦称机器周期,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注意:每一个基本操作都是由若干CPU最基本的动作组成)。完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期。

    三. 时钟周期

    时钟周期也称为振荡周期,定义为时钟频率倒数。时钟周期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

    四. 周期之间的关系

    指令周期(Instruction Cycle):取出并执行一条指令的时间。

    CPU周期:一条指令执行过程被划分为若干阶段,每一阶段完成所需时间。

    时钟周期(Clock Cycle):又称震荡周期,是处理操作的最基本单位。

    对于一个指令周期来说,我们取出一条指令,然后执行它,至少需要两个 CPU 周期。取出指令至少需要一个 CPU 周期,执行至少也需要一个 CPU 周期,复杂的指令则需要更多的 CPU 周期。而一个CPU周期是若干时钟周期之和。

    周期之间关系

    所以,我们说一个指令周期,包含多个 CPU 周期,而一个 CPU 周期包含多个时钟周期。

    本文是《深入浅出计算机组成原理》学习笔记

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  •  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...

    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1/12 us),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。

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  • 我遇到了一些难以理解的术语,例如时钟刻度,时钟周期和时钟速度。 如果有人可以用一种简单的语言来澄清这一点,我将非常感谢。 提前致谢 !Ti咬。 不要使用这个词。 时钟会循环。 时钟周期是在时钟信号的脉冲之间...

    我一直在读一本有关计算机处理器的书。 我遇到了一些难以理解的术语,例如时钟刻度,时钟周期和时钟速度。 如果有人可以用一种简单的语言来澄清这一点,我将非常感谢。 提前致谢 !

    Ti咬。 不要使用这个词。 时钟会循环。 时钟周期是在时钟信号的脉冲之间传递的皮秒数(传播的光子包以毫米为单位)。 另外,可以使周期缩短2倍,从而检测信号的上升和下降。 此外,还有乘数,依此类推。

    时钟周期是计算机处理器或CPU的速度,由时钟周期确定,时钟周期是振荡器两个脉冲之间的时间量。一般来说,每秒脉冲数越高,计算机处理器处理信息的速度就越快。时钟速度以Hz为单位测量,通常为兆赫(MHz)或千兆赫(GHz)。例如,一个4GHz处理器每秒执行4,000,000,000个时钟周期。

    计算机处理器可以在每个时钟周期执行一条或多条指令,具体取决于处理器的类型。早期的计算机处理器和速度较慢的处理器每个时钟周期只能执行一条指令,但是速度更快,功能更先进的处理器可以在每个时钟周期执行多个指令,从而更有效地处理数据。

    而另一方面,"时钟速度"(有时称为"时钟速率")是指由振荡器设置的每秒脉冲数,该振荡器为处理器设置速度。时钟速度通常以MHz(兆赫兹或每秒数百万个脉冲)或GHz(千兆赫兹或每秒数十亿个脉冲)测量。当今的个人计算机以数百兆赫兹的时钟速度运行,有些甚至超过了1千兆赫兹。时钟速度由石英晶体电路确定,类似于无线电通信设备中使用的晶体。

    感谢您的帮助。我正在寻找有关时钟周期的更多信息。 请让我更详细地了解时钟周期。?

    Hz是1 / s。 因此,您可以将时钟周期的长度转换为某个时间。 我不确定您是否为此射击。

    时钟周期是振荡时钟信号的单个周期。

    时钟速度,速率和频率用于描述同一件事:每秒时钟周期数,以赫兹(Hz)为单位。

    令人困惑的是,时钟速度还可以指时钟周期时间,它是一个时钟周期的长度,或者是时钟滴答之间的时间长度。

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  • CPU时钟周期和时钟频率

    万次阅读 多人点赞 2019-03-30 23:22:37
    就工作方式而言,CPU 分两种:同步 CPU 异步 CPU。异步 CPU并不常见,用途广泛的是同步 CPU 。 既然是同步 CPU,当然就需要有一个同步机制,或者说要有个“主管”来维护同步状态,不然你做一样,我做一样,没有...

    就工作方式而言,CPU 分两种:同步 CPU 和异步 CPU。异步 CPU并不常见,用途广泛的是同步 CPU 。

    既然是同步 CPU,当然就需要有一个同步机制,或者说要有个“主管”来维护同步状态,不然你做一样,我做一样,没有统一协调,那不就乱套了?在计算机中,就是时钟发生器来完成这项工作——不停给芯片发送一个连续的脉冲信号,每一次脉冲到来,芯片内的晶体管就改变一次状态,让整个芯片完成一定任务。统一指挥,完成任务。

    电脑中有许许多多的半导体芯片,这些芯片就是在时钟发生器发送的特定时钟频率下有条不紊进行工作的。
    在这里插入图片描述
    如图,时钟发生器发出的脉冲信号做出周期变化的最短时间称之为震荡周期,也称为 CPU 时钟周期。它是计算机中最基本的、最小的时间单位。

    上面说到,每一次脉冲(即一个震荡周期)到来,芯片内的晶体管就改变一次状态,让整个芯片完成一定任务。一个震荡周期内,晶体管只会改变一次状态。由此,更小的时钟周期就意味着更高的工作频率。

    一秒(1 s)内,震荡周期的个数称为时钟频率,俗称主频。

    不难看出主频和时钟周期的关系:
    时 钟 频 率 ( 主 频 ) = 1 C P U 时 钟 周 期 时钟频率(主频)= \frac{1}{CPU 时钟周期} =CPU1

    由上面的关系不难推出,主频越高,CPU的运算速度就越快

    每一款芯片都有自己的频率极限。因为电脑中的芯片绝大多数属于数字逻辑芯片,数字芯片中众多的晶体管全都工作在开关状态,它们的导通和关断动作无不是按照时钟信号的节奏进行的。如果时钟频率过高,就可能出现晶体管的状态来不及变化的情况,产生死锁或随机性误操作。

    有的 CPU 芯片允许在短时间内提升时钟频率,即俗称的“超频”,以获得更好的性能。当然,如果长时间处于超频状态,将可能对芯片造成 irreparable 损伤。

    注意!主频越高,CPU的运算速度就越快。但主频不等于处理器一秒钟执行的指令条数,因为一条指令的执行可能需要多个时钟周期。

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  • 指令周期: CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间叫指令周期,也即CPU完成一条指令的时间叫指令周期 一般一条完整的指令包括:取指周期、间址周期、执行周期、中断周期。 JMP X:该指令的指令周期只有取指周期...
  • 机器周期(CPU周期):完成一个基本操作所需时间,基本操作包括:取值、间址、执行、中断等 时钟周期:机器节拍,主频的倒数 指令周期 > 机器周期(CPU周期)> 时钟周期 ps:存取周期:存储器...
  • CPU时钟周期:通常为节拍脉冲或T周期,即主频的倒数,它是CPU中最小的时间单位,每个动作至少需要一个时钟周期。 //其实就是把前面的式子中的秒这个单位忽略掉,发现分子是1,所以在数学上表示为倒数。   ...
  • 获得当前CPU时钟周期运行指令花费的CPU时钟周期数vc inline __asm.rar
  • 时钟周期 时钟周期也称为振荡周期,定义为...在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。时钟周期是一个时间的量。时钟周期表示了SDRAM所能运行的最高频率。更小的时钟周期就意味着更高的工作频率。 机器周期 ...
  • 从小到大来说:时钟周期CPU周期,指令周期,CPU时间片 时钟周期:一个脉冲需要的时间,频率的倒数 CPU周期:读取一个指令节所需的时间 指令周期:读取并执行完一个指令所需的时间 CPU时间片:CPU分给每个进程...
  • 时钟周期CPU周期、指令周期

    千次阅读 2015-04-13 20:16:46
    通常为节拍脉冲或T周期,既主频的倒数...节拍电位表示一个CPU周期的时间,而节拍脉冲把一个CPU周期划分为几个叫较小的时间间隔。根据需要这些时间间隔可以相等,也可以不等。 指令周期是取出并执行一条指令的时间。
  • 时钟周期 时钟周期也称为震荡周期, ...在一个时钟周期内, CPU只完成最基本的动作. 对同一种机型而言, 时钟频率越高, 计算机工作速度越快. 机器周期 在计算机中, 为了便于管理, 通常把一条指令执行划分为若干个阶段...
  • 它是CPU操作的最基本单位,用时钟信号控制节拍发生器,可以产生节拍,每个节拍的宽度正好对应一个时钟周期。 在每个节拍内机器可完成一个或几个需同时执行的操作 机器周期: 机器周期可视为所有指令执行过程中的一个...
  • 本文给大家介绍的是使用C语言来计算代码执行所耗CPU时钟周期的代码,非常的简单实用,不过要依托于sync,有需要的小伙伴自己参考下吧。
  • 以下对时钟周期、振荡周期、机器周期、CPU周期、状态周期、指令周期、总线周期、任务周期进行简单介绍。 周期  在电子技术中,脉冲信号是一个按一定电压幅度,一定时间间隔连续发出的脉冲信号。脉冲信号...
  • CPU时钟周期

    千次阅读 2013-10-19 15:11:49
    在电子技术中,脉冲信号是一个按一定电压幅度,一定时间间隔连续发出的脉冲信号。...电脑中的系统时钟就是一个典型的频率相当精确稳定的脉冲信号发生器。频率在数学表达式中用“f”表示,其相应的...
  • cpu 时钟周期

    千次阅读 2012-07-02 18:28:41
    在电子技术中,脉冲信号是一个按一定电压幅度,一定时间间隔连续发出的脉冲信号。...电脑中的系统时钟就是一个典型的频率相当精确稳定的脉冲信号发生器。频率在数学表达式中用“f”表示,其相应的单位有:Hz(赫)
  • 时钟周期:  时钟周期也称为振荡周期,定义为时钟... 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250ns。由
  • 1,主频 主频 = 时钟频率,它是指CPU内部晶振的频率,常用单位为MHz,它反映了CPU的基本工作节拍; 2,时钟周期 时钟周期 :主频的倒数 T=1/f ...CPI 表示的是每条指令的平均时钟周期个数,即为执行一条指令...
  • 机器周期 :又称CPU周期,CPU访问一次内存所花的时间较长,因此用从内存读取一条指令字的最短时间来定义。 //机器周期=1/12·振荡周期 时钟周期: 通常称为节拍脉冲或T周期。处理操作的最基本单位,即CPU主频。   ...
  • 以下对时钟周期、振荡周期、机器周期、CPU周期、状态周期、指令周期、总线周期、任务周期进行简单介绍。 周期  在电子技术中,脉冲信号是一个按一定电压幅度,一定时间间隔连续发出的脉冲信号。脉冲信号之间的...
  • 指令周期是某条指令的执行时间,某条指令的执行时间是由若干个机器周期构成,一个机器周期包含6个状态周期(S1-S6),而一个状态周期又包含两个时钟振荡周期(简称时钟周期)。 51单片机的指令周期有长有短,但是一...
  • 一个振荡周期=一个时钟周期; 一个时钟周期=一个机器周期; 一个机器周期=六个状态周期; 一个状态周期=两个节拍; 一个节拍=一个时钟周期; 一个指令周期=N个机器周期; 综上:1个指令周期=N个机器周期=6N个...

空空如也

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