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時鐘/機器/指令週期介紹

時鐘週期:

  計算機的一個時鐘脈衝所需要的時間。計算機的最小時間單位,每個時鐘週期內計算機的CPU只做一個基礎的動作。

  栗子:對於頻率為2.5GHZ的CPU,每秒會產生2.5億個脈衝,那麼每個脈衝(時鐘週期)將為0.4ns;

狀態週期:

  在8051微控制器中,將1個時鐘週期叫做1拍,2時鐘週期定為1個狀態週期。

機器週期:

  也叫CPU週期,計算為了方便管理,將一條指令的執行劃分為了幾個階段(例如:取指令、儲存器讀、儲存器寫等),每個階段完成一項工作(也叫基本操作)。完成一個基本操作的時間,就叫做機器週期。通常一個機器週期由幾個狀態週期組成。

指令週期:

  執行一條指令所需要的時間,即CPU從記憶體中取出一條指令,並執行完該指令所需要的時間總和。一般有若干機器週期組成,從取指令、分析指令、到執行指令所需的全部時間。通常含一個機器週期的指令稱為單週期指令,包含兩個機器週期的指令稱為雙週期指令,例如:轉移指令、乘法指令,則需要兩個或者兩個以上的機器週期。

匯流排週期:

  通過匯流排完成一次記憶體讀寫操作,或者通過匯流排完成一次輸入輸出裝置的讀寫操作,所花費的時間。由於儲存器和I/O埠是掛接在總線上的,CPU對儲存器和I/O介面的訪問,是通過匯流排實現的。一個匯流排週期一般包含4個時鐘週期,這4個時鐘週期分別稱4個狀態即T1狀態、T2狀態、T3狀態和T4狀態。