2.6.2CPU的时序
CPU的时序是指令执行所遵从的格式。在单片机内部,振荡器始终驱动内部时钟发生器向cPu提供时钟信号。时钟发生器的输入是一个二分频触发器,这个二分频触发器为单片机提供了一个二相时钟信号,即相位信号P1和相位信号P2,驱动cPu产生执行指令功能的机器周期。
单片机的时序是用定时单位来描述的,其描述了指令执行中各控制信号在时间上的关系,这里涉及节拍、状态、机器周期和指令周期4个概念,接下来分别说明它们之间的关系,示意图如图2.12所示。
拍(P):拍为振荡脉冲的周期,为方便描述,这里用P来表示。它是晶体的振荡周期,或者外部时钟脉冲的周期。拍是5l系列单片机中的最小时序单元。
时钟周期(s):振荡脉冲信号经过二分频后,便可得到单片机的时钟信号,时钟信号的周期一般用s来表示。一个状态包含两个拍,分别称为P1和P2。时钟周期是单片机CPU中最基本的时间单元,在一个时钟周期内,cPU仅完成一个最基本的动作。
机器周期:5l系列单片机中规定,一个机器周期由6个时钟周期(s1~s6)组成,再细分可以表示为12个拍组成。从图2.12中可以看出依次为SIP1、SIP2、S2Fll、……、$6P2。如果振荡频率一旦确定,则机器周期也就确定了。比如选用24MHz的晶体振荡器,则对应的机器周期T=500ns。
指令周期:执行一条指令所需要的时间即指令周期。不同的指令有不同的指令周期,表现为需要不同的机器周期,单周期指令执行需要一个机器周期,双周期指令执行需要两个机器周期。指令的周期一般都在1~4个机器周期范围内,具体可以参考指令表中的介绍。
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