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  • 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。 <br />  在一个...

    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)。显然,对同一种机型的计算机,时钟频率越高,计算机的工作速度就越快。但是,由于不同的计算机硬件电路和器件的不完全相同,所以其所需要的时钟周频率范围也不一定相同。我们学习的 8051单片机的时钟范围是1.2MHz-12MHz。

       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)。

    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。一般情况下,一个机器周期由若干个S周期(状态周期)组成。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。
        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,(也就是 计算机通过内部或外部总线进行一次信息传输从而完成一个或几个微操作所需要的时间

    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。

    总线周期

       1.微处理器是在时钟信号CLK控制下按节拍工作的。8086/8088系统的时钟频率为4.77MHz,每个时钟周期约为200ns。
    2.由于存贮器和I/O端口是挂接在总线上的,CPU对存贮器和I/O接口的访问,是通过总线实现的。通常把CPU通过总线对微处理器外部(存贮器或 I/O接口)进行一次访问所需时间称为一个总线周期。一个总线周期一般包含4个时钟周期,这4个时钟周期分别称4个状态即T1状态、T2状态、T3状态和 T4状态。

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    总结一下,它们之间的关系就是,指令周期由若干个机器周期组成,总线周期一般由4个时钟周期组成。
    机器周期和总线周期……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
    指令周期:是CPU的关键指标,指取出并执行一条指令的时间。一般以机器周期为单位,分单指令执行周期、双指令执行周期等。现在的处理器的大部分指令(ARM、DSP)均采用单指令执行周期。

    机器周期:完成一个基本操作的时间单元,如取指周期、取数周期。

    时钟周期:CPU的晶振的工作频率的倒数。(fantaxy:晶振一次需要的时间)

    例子:22.1184MHZ的晶振,它的晶振周期、时钟周期和机器周期分别是多少?
            以51为例,晶振22.1184M,时钟周期(晶振周期)就是(1/22.1184)μs,一个机器周期包含12个时钟周期,一个机器周期就是 0.5425μs。一个机器周期一般是一条指令花费的时间,也有些是2个机器周期的指令,DJNZ,是双周期指令.

    fantaxy:
    周期:就是时间,完成一次任务的时间
    时钟周期:这个名字的英文clock cycle; clock period;时钟是用来计时的,是一个基本单位;在计算机中,cpu的晶振时间就是一个最最基本的单位,因此时钟周期很基本,别的周期都用他来参考! 

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  • 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...通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期,(也就是 计算机通过内部或外部总线进行一次信息传输从而完成一个或几个微操作所需要的时间)),它

    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。一般情况下,一个机器周期由若干个S周期(状态周期)组成。通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期,(也就是 计算机通过内部或外部总线进行一次信息传输从而完成一个或几个微操作所需要的时间)),它一般由12个时钟周期组成。而时钟周期=1秒/晶振频率,因此单片机的机器周期=12秒/晶振频率 .

     

    指令周期(Instruction Cycle):取出并执行一条指令的时间。
      总线周期(BUS Cycle):也就是一个访存储器或I/O端口操作所用的时间。
      时钟周期(Clock Cycle):又称节拍周期,是处理操作的最基本单位。(晶振频率的倒数,也称T状态)
      指令周期、总线周期和时钟周期之间的关系:一个指令周期由若干个总线周期组成,而一个总线周期时间又包含有若干个时钟周期。

    指令周期

      CPU每取出一条指令并执行这条指令,都要完成一系列的操作,这一系列操作所需要的时间通常叫做一个指令周期。换言之指令周期是取出一条指令并执行这条指令的时间。由于各条指令的操作功能不同,因此各种指令的指令周期是不尽相同的。例如一条加法指令的指令周期同一条乘法指令的指令周期是不相同的。 指令周期常常用若干个CPU周期数来表示, CPU周期 也称机器周期。指令不同,所需的机器周期数也不同。对于一些简单的单字节指令,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。

    总线周期

      1.微处理器是在时钟信号CLK控制下按节拍工作的。8086/8088系统的时钟频率为4.77MHz,每个时钟周期约为200ns。
      2.由于存贮器和I/O端口是挂接在总线上的,CPU对存贮器和I/O接口的访问,是通过总线实现的。通常把CPU通过总线对微处理器外部(存贮器或 I/O接口)进行一次访问所需时间称为一个总线周期。一个总线周期一般包含4个时钟周期,这4个时钟周期分别称4个状态即T1状态、T2状态、T3状态和 T4状态。

    时钟周期

      一个CPU周期时间有包含若干个时钟周期(通常称为节拍脉冲或T周期,他是处理操作的最基本单位)。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 μs),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1μs;若采用4MHZ的时钟频率,则时钟周期为250ns。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)。显然,对同一种机型的计算机,时钟频率越高,计算机的工作速度就越快。但是,由于不同的计算机硬件电路和器件的不完全相同,所以其所需要的时钟周频率范围也不一定相同。我们学习的 8051单片机的时钟范围是1.2MHz-12MHz。
      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)。
      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。

    概念辨析

      总结一下,它们之间的关系就是,指令周期由若干个机器周期组成,总线周期一般由4个时钟周期组成。
      机器周期和总线周期……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。
      指令周期:是CPU的关键指标,指取出并执行一条指令的时间。一般以机器周期为单位,分单指令执行周期、双指令执行周期等。现在的处理器的大部分指令(ARM、DSP)均采用单指令执行周期。
      机器周期:完成一个基本操作的时间单元,如取指周期、取数周期。
      时钟周期:CPU的晶振的工作频率的倒数。(fantaxy:晶振一次需要的时间)
      例子:22.1184MHZ的晶振,它的晶振周期、时钟周期和机器周期分别是多少?
      以51为例,晶振22.1184M,时钟周期(晶振周期)就是(1/22.1184)μs,一个机器周期包含12个时钟周期,一个机器周期就是 0.5425μs。一个机器周期一般是一条指令花费的时间,也有些是2个机器周期的指令,DJNZ,是双周期指令。
      周期:就是时间,完成一次任务的时间
      时钟周期:这个名字的英文clock cycle; clock period;时钟是用来计时的,是一个基本单位;在计算机中,cpu的晶振时间就是一个最最基本的单位,因此时钟周期很基本,别的周期都用它来参考!
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  • 总线数据传输

    千次阅读 2008-09-14 01:33:00
    一个指令周期可以划分为一个或几个总线周期,而一个总线周期又由几个时钟周期构成。指令周期:取出并执行一条指令所需的时间,也称机器周期总线周期:CPU从存储器或I/O设备存取一个字节所需的时间。时钟周期:CPU...

     

    一个指令周期可以划分为一个或几个总线周期,而一个总线周期又由几个时钟周期构成。

    指令周期:取出并执行一条指令所需的时间,也称机器周期。

    总线周期:CPU从存储器或I/O设备存取一个字节所需的时间。

    时钟周期:CPU处理动作的最小单位。也就是我们常说的CPU时钟频率的倒数。

     

    另引:

    1、由于存贮器和I/O端口是挂接在总线上的,CPU对存贮器和I/O接口的访问,是通过总线实现的。通常把CPU通过总线对微处理器外部(存贮器或I/O接口)进行一次访问所需时间称为一个总线周期。一个总线周期一般包含4个时钟周期,这4个时钟周期分别称4个状态即T1状态、T2状态、T3状态和T4状态。

    2、有指令周期,机器周期,总线周期,时钟周期——机器周期由几个时钟周期组成,指令周期由几个机器周期组成,而总线周期也是由若干个时钟周期组成,机器周期是指完成一个独立操作所需要的时间,总线周期是指完成一次总线操作所需的读/写周期。

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  • 1、CPU=运算器+控制器,对应图灵机的“读写头”,但是图灵机的读写头可以自动取纸带上...5、机器指令周期/机器周期T:取指令-翻译指令-执行指令的一个周期所花费的时间,即执行一条指令所需要的时间。 6、主频F:每秒钟

    1、CPU=运算器+控制器,对应图灵机的“读写头”,但是图灵机的读写头可以自动取纸带上数据、做运算、存结果。而冯氏结构中进行改进,就是读程序、翻译程序、执行程序。其中读程序和执行程序对应于“自动”;执行程序对应于取数据、做运算、存结果。
    2、CPU可抽象成:功能寄存器+运算单元
    3、功能寄存器:指令寄存器、程序计数器(下一个指令)、其他功能寄存器
    4、运算单元:算术运算、逻辑运算
    5、机器指令周期/机器周期T:取指令-翻译指令-执行指令的一个周期所花费的时间,即执行一条指令所需要的时间。
    6、主频F:每秒钟能完成多少的机器周期数F=1/T。
    7、时钟周期/震荡周期/节拍周期:为时钟晶振频率的倒数,即时钟晶振的周期。是计算机中最小的时间单位
    8、指令周期:取出并完成一条指令所需要的时间,由若干个机器周期组成,分为单周期指令、双周期指令、多周期指令(如转移、乘法)。
    9、状态周期:状态周期是CPU从一个状态转换到另一状态所需要的时间。简单地说每个状态周期分为两个震荡周期(时钟周期)
    10、机器周期一般包括6个状态周期,12个时钟周期。如c51。
    11、在这里插入图片描述
    12、机器语言与机器指令:
    a、机器指令:被编程二进制码,存储在存储器中的一条条指令
    b、机器语言:由机器指令构成,指挥机器工作的程序语言
    指令集:一台机器指令的总集合
    13、指令类型:
    a、算数/逻辑运算类(基本运算):算术运算和逻辑操作
    b、数据传输类(不做任何运算):将数据从一个地方复制到里另一个地方
    c、程序控制类(用运算结果修改程序计数器):控制程序执行顺序
    这里体现了计算机只会做“取数据、做算术/逻辑运算、存中间运算结果”
    14、RISC与CISC
    a、RISC:精简指令集计算机,包含最少的指令集,电路简单,速度快,如ARM是一种32位的精简指令集,去除某些不常用的指令而采用软件函数的方式解决(如乘法,用一个函数实现)。
    b、CISC:复杂指令集计算机,包含多功能、复杂指令集,程序效率高。
    c、STC是8位的单片机,核是51属于CISC指令集。同样的X86属于CISC指令集
    d、计算机指令集与计算机能力:在基本指令之外,加入额外的指令,不会改变计算机的能力(逻辑能力,能干什么),但可能影响计算机的复杂程度和性能。是不是和我们设计一个界面中按钮多少一样?
    e、计算机的差别在CPU,即运算器和控制器上
    15、一个8bit模型计算机(老师自己设计的):
    a、系统结构:
    ①、16个通用寄存器:地址:0,1,2,…,F(8bit)
    ②、两个特殊功能寄存器:PC(8bit)、IR(16bit)
    ③、256个存储单元:地址:00,01,02,…,FF(8bit)
    在这里插入图片描述
    b、指令集:有12条指令,每条16bit
    16、程序的执行:
    a、控制程序执行的两个特殊功能寄存器:
    ①、程序计数器PC:存放下一条机器指令的地址
    ②、指令寄存器IR:存放正在执行的机器指令
    b、指令周期:
    ①、取指:按PC的地址取一条指令(两个单元)->IR,同时,PC<-PC+2(两个单元要+2)
    ②、解码:控制器翻译IR中机器指令含义
    ③、执行:执行IR中指令所指的动作
    17、计算机语言:告诉计算机做事的一种形式化表达规范,按抽象级分类是:
    a、二进制码的机器语言
    b、助记符的汇编语言
    c、过程包装后的C语言、BASIC、PASCAL
    d、行为包装后的面向对象C++、JAVA、PYTHON
    18、计算机程序:按照语言规范,告诉计算机做事
    19、二进制数与数字电路:
    a、门电路:可以完成二进制数的算数和逻辑运算(组合电路)
    b、触发器电路:可以完成二进制数的存储(时序电路)
    20、数与编码:定义数与一个集合之间的映射关系
    a、十进制:正数负数浮点数
    b、二进制:原码、反码、补码
    c、其他:格雷码、海明码
    d、注意:编码转换、运算方法、编码特点、字长、数据表示范围、截断问题、溢出问题
    21、文本的二进制:ASCII(8bit)与utf-8(16bit)
    22、图像的二进制:位图文件(.BMP)中,图像被看成像素点的集合,每一个像素点被看成RGB的组合
    23、图像、视频压缩文件(JPG、GIF、MP4)数量达,不利于存储与传输,通过无损或有损压缩(根据数据特征、视觉效果、运动特点)保存。
    24、声音的二进制:离散采样得到数据化的波形,只要离散的间隔足够小,就可以拟合出十分近似的波形。
    25、总线:
    a、计算机总线:各功能部件间用于传输数据的公共通信干线(功能部件:如CPU内部寄存器、各种存储器、各类输入/输出)
    b、总线标准:定义并达成一致的总线,包括物理、电气等方面定义
    c、经典计算机总线:ISA(16位,5MB/S,16MB空间)
    d、总线主要性能:
    ①、数据宽度
    ②、寻找空间
    ③、时钟速度
    ④、数据传输率
    e、提高总线的宽度可以提高计算机性能,相当于一次传输多了,但是会对寄存器有较高的要求,以及对数据协议有要求,出错的可能性更大
    f、分时(把总线频率提高)可以提高性能,相当于速度变快了,但是分时是有上限的,这是因为波的性质决定的,即频率不可与电信号的传输速率相接近
    g、总线包括:
    ①、DB数据总线(传输数据)
    ②、AB地址总线(传输源和目标单元地址)
    ③、CB控制总线(源与目标传输方式、状态、访问时序控制)
    h、OC集电极开路输出方式:采用上拉电阻,与逻辑(输出低电平时阻抗低),总线速度与上拉电阻值成反比,速度受限,但硬件容错安全。只要没有一个传低电平则恒为高电平。
    i、三态门输出方式:输出受“输出使能OE”信号控制,输出信号低阻抗,总线速度高,但硬件容错差。
    j、总线冲突:两个或两个以上源同时输出时,总线数据发生冲突。

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总线传输周期与存储周期