51单片机时钟周期，机器周期，指令周期如何定义的

为什么51单片机一个机器周期有12个时钟周期 这话什么意思 机器周期是多少时钟周期是生产单片机时就确定的吗~

一个机器周期=12个时钟周期是生产时就确定的，原因就是因为51的执行速度相对较慢，MCU运行时是对外部时钟进行了12分频。
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）)，一般由12个时钟周期（振荡周期）组成，也是由6个状态周期组成。而振荡周期=1秒/晶振频率，因此单片机的机器周期=12秒/晶振频率 。

扩展资料：
单片机指令周期：
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。
参考资料来源:百度百科-单片机
参考资料来源：百度百科-机器周期

时钟周期：通常为节拍脉冲或Ｔ周期，既主频的倒数，它是处理操作的最基本的单位。 机器周期：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。 指令周期：单片机从内存取出一条指令并执行这条指令的时间总和。一般由若干个机器周期组成。

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)。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。    8051单片机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。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。 (例如外接24M晶振的单片机,他的一个机器周期=12/24M 秒)

3. 指令周期:   

   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。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。

4. 总线周期:

   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。

总结:

1. 时钟周期是最小单位,机器周期需要1个或多个时钟周期,指令周期需要1个或多个机器周期；

2. 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；

3. 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；

4. 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。

时钟周期又称为振荡周期，由单片机内部振荡电路OSC产生，定义为OSC时钟频率的倒数。时钟周期又称为节拍（用P表示）。时钟周期是时序中的最小单位。一个状态有两个节拍，
机器周期定义为实现特定功能所需的时间。MCS-51的机器周期由12个时钟周期构成。
执行一条指令所需要的时间称为指令周期，指令周期是时序中的最大单位。由于机器执行不同指令所需的时间不同，因此不同指令所包含的机器周期数也不尽相同。MCS-51的指令可能包括1～4个不等的机器周期。
当MCS-51的主频为12MHz时，一个机器周期为1us。执行一条指令需要的最长时间为4us。
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对于经典的或传统的51单片机，晶振的频率或外部输入的频率(称为振荡频率，相应的周期称为振荡周期)，其经二分频，作为单片机的时钟频率，相应的周期称为时钟周期，单片机的定时器、波特率发生器取自内部的频率信号就是这个时钟频率，但是现在有一种倾向，就是把原本的51单片机的时钟周期的概念去掉而用它来当作振荡周期的概念用，这样用似乎也比较好，但是自己要知道，此时钟非彼时钟也。51单片机把1个时钟周期的半个周期定义为1拍(1个节拍用1P表示，1拍是单片机执行指令可识别的最小时间单位，1拍的时间等于振荡周期)，2拍定义为一个状态周期(1个状态周期用1S表示，1个状态周期的时间等于时钟周期)，6个状态周期定义为1个机器周期(机器周期是为单片机完成1条指令而划分的可数的时间单位，完成1条指令的时间总是等于1个或几个机器周期。在1个机器周期内要完成1条指令中的规定动作中的1个，例如取指、存储器读、存储器写等)。在分析1条指令的执行时序时，我们总是会说在第几个机器周期的第几个状态周期的第几拍干什么或会怎么样。现在STC推出了1T单片机，他的意思是1个机器周期等于1个振荡周期。但是1个振荡周期怎么可能完成1个机器周期的工作呢？显然必须对振荡周期倍频，而且STC的各个51的指令周期也与原来有了很大不同或提高。

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包河区19634172671： 51单片机的指令周期是怎么计算的 - ？
胥奇盐酸： 指令周期是不确定的,因为她和该条指令所包含的机器周期有关.一个指令周期=1个(或2个或3个或4个)机器周期,像乘法或除法就含有4个机器周期,单指令就只含有1个机器周期. 对于大多说的51单片机来说,1个机器周期=12个时钟周期(或振荡周期)也有部分单片机时钟周期和振荡周期不相等,例如,1个时钟周期=2个振荡周期.

包河区19634172671： 单片机的机器周期和时钟周期分别怎么算的,还请举例说明下? - ？
胥奇盐酸： 单片机的机器周期=12秒/晶振频率,时钟周期=振荡周期,等于单片机晶振频率的倒数,如常见的外接12M晶振,那它的时钟周期=1/12M. 时钟周期以时间动作重复的最小周期来度量,度量单位采用时间单位.在单个时钟周期内(现代非嵌入式...

包河区19634172671： 80c51单片机的时钟周期、机器周期和指令周期的关系 - ？
胥奇盐酸： 时钟周期=晶振频率的倒数,即= 1 / fosc. 机器周期= 12 * 时钟周期= 12 / fosc.指令周期根据指令的不同,其周期数不同.

包河区19634172671： AT89S51单片机的时钟周期 ,机器周期,指令周期是如何定义的就是这三个周期分别是怎么定义的.麻烦告诉我 - ？
胥奇盐酸： 时钟周期:通常为节拍脉冲或T周期,既主频的倒数,它是处理操作的最基本的单位. 机器周期: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. 指令周期:单片机从内存取出一条指令并执行这条指令的时间总和.一般由若干个机器周期组成.

包河区19634172671： Mcs51单片机时钟周期机器周期指令周期是如何分配的 - ？
胥奇盐酸： 12个时钟周期,是1个机器周期;在单片机中,是以机器周期的个数,作为时间的计量单位.Mcs51单片机的111条指令,执行时,所花费的时间,称为指令周期.有64条指令,执行的时候,只用1个机器周期;有45条指令,执行的时候,需要用2个机器周期;乘、除法指令,需要4个机器周期.

包河区19634172671： 知道单片机的频率,要求时钟周期和机器周期是多少,怎么算啊,有公式么? - ？
胥奇盐酸：[答案] 这得看是什么单片机了: 对于精简指令集性能的单片机的工作频率(1/机器周期)=时钟频率(1/时钟周期). 普通的51单片机来说:频率是1MHZ,时钟周期是1/12us(1除以12M),机器周期是12倍的时钟周期--1us.

包河区19634172671： 简述时钟周期、机器周期、指令周期的概念及三者之间的关系 - ？
胥奇盐酸：[答案] 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...

包河区19634172671： 什么是单片机的机器周期,震荡周期和指令周期 - ？
胥奇盐酸： (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.

包河区19634172671： MCS - 51单片机？
胥奇盐酸： 振荡周期就是时钟周期 12M的时钟周期话就是1/12M, 时钟周期两分频之后就状态周期,也就是时钟周期乘以2. 6个状态周期就是一个机器周期,也就是12个时钟周期,12M就是1us 指令周期就是执行一条指令所需的时间. 按照51的指令集有些指令是1个机器周期,2个或者4个等等. 这个是51最基本的,怪不得没人回答.

包河区19634172671： 单片机MCS - 51指令周期中有三机器周期吗? - ？
胥奇盐酸： 就我所知没有3周期指令,有1、2、4周期指令……