MCS-51 單片機(jī)的對奇
發(fā)布時間:2014/6/4 20:24:04 訪問次數(shù):982
單片機(jī)時序就是CPU在執(zhí)行指令時所需控制信號的時間順序。因此,HEF4011BT微型計(jì)算機(jī)中的CPU實(shí)質(zhì)上就是一個復(fù)雜的同步時序電路,這個時序電路是在時鐘脈沖推動下工作的。
在執(zhí)行指令時,CPU首先要到程序存儲器中取出需要執(zhí)行指令的指令碼,然后對指令碼進(jìn)行譯碼,并由時序部件產(chǎn)生一系列控制信號去完成指令的執(zhí)行。這些控制信號在時間上的相互關(guān)系就是CPU時序。
CPU發(fā)出的時序信號有兩類:一類用于片內(nèi)各功能部件的控制,這類信號很多,但對于用戶是沒有意義的,故通常不作專門介紹;另一類用于片外存儲器或lUO端口的控制,需要通過器件的控制引腳送到片外,這部分時序?qū)τ诜治鲇布娐吩碇陵P(guān)重要,也是每個計(jì)算機(jī)工作者普遍關(guān)心的問題。
機(jī)器周期和指令周期
為了對CPU時序進(jìn)行分析,首先要為它定義一種能夠度量各時序信號出現(xiàn)時間的尺度。最常用的尺度包括時鐘周期、機(jī)器周期和指令周期。
1.時鐘周期
時鐘周期T又稱為振蕩周期,由單片機(jī)片內(nèi)振蕩電路OSC產(chǎn)生,常定義為時鐘脈沖頻率的倒數(shù),是時序中最小的時間單位。例如,若某單片機(jī)時鐘頻率為1MHz:,則它的時鐘的時間尺度不是絕對的,而是一個隨時針脈沖頻率而變化的參量。但時鐘脈沖畢竟是計(jì)算機(jī)的基本工作脈沖,它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏,使計(jì)算
機(jī)的每一步工作都統(tǒng)一到它的步調(diào)上來。因此,采用時鐘周期作為時序中最小時間單位是必然的。
2.機(jī)器周期
機(jī)器周期定義為實(shí)現(xiàn)特定功能所需的時間,通常由若干時鐘周期T構(gòu)成。因此,微型計(jì)算機(jī)的機(jī)器周期常常按其功能來命名,且不同機(jī)器周期所包含的時鐘周期的個數(shù)也不相同。例如,280 CPU中的取指令機(jī)器周期由4個時鐘周期T構(gòu)成,而存儲器讀寫機(jī)器周期所需的時鐘周期數(shù)是不固定(最少有4個T)的,由WAIT引腳上的電平?jīng)Q定。
MCS-51的機(jī)器周期沒有采用上述方案,它的機(jī)器周期時間是固定不變的,均由12個時鐘周期T組成,分為6個狀態(tài)( S1~S6),每個狀態(tài)又分為Pl和P2兩拍。因此,一個機(jī)器周期中的12個振蕩周期可以表示為SIP1,SIP2,S2Pl,S2P2---S6P2。
3.指令周期
指令周期是時序中的最大時間單位,定義為執(zhí)行一條指令所需的時間。由于機(jī)器執(zhí)行不同指令所需的時間不同,因此不同指令所包含的機(jī)器周期數(shù)也不相同。通常,包含一個機(jī)器周期的指令稱為單周期指令,包含兩個機(jī)器周期的指令稱為雙周期指令等。
揩令的運(yùn)算速度和指令所包含的機(jī)器周期數(shù)有關(guān),機(jī)器周期數(shù)越少的指令執(zhí)行速度越快。MCS-51單片機(jī)通?梢苑譃閱沃芷谥噶、雙周期指令和四周期指令3種。四周期指令只有乘法和除法指令兩條,其余均為單周期和雙周期指令。
單片機(jī)時序就是CPU在執(zhí)行指令時所需控制信號的時間順序。因此,HEF4011BT微型計(jì)算機(jī)中的CPU實(shí)質(zhì)上就是一個復(fù)雜的同步時序電路,這個時序電路是在時鐘脈沖推動下工作的。
在執(zhí)行指令時,CPU首先要到程序存儲器中取出需要執(zhí)行指令的指令碼,然后對指令碼進(jìn)行譯碼,并由時序部件產(chǎn)生一系列控制信號去完成指令的執(zhí)行。這些控制信號在時間上的相互關(guān)系就是CPU時序。
CPU發(fā)出的時序信號有兩類:一類用于片內(nèi)各功能部件的控制,這類信號很多,但對于用戶是沒有意義的,故通常不作專門介紹;另一類用于片外存儲器或lUO端口的控制,需要通過器件的控制引腳送到片外,這部分時序?qū)τ诜治鲇布娐吩碇陵P(guān)重要,也是每個計(jì)算機(jī)工作者普遍關(guān)心的問題。
機(jī)器周期和指令周期
為了對CPU時序進(jìn)行分析,首先要為它定義一種能夠度量各時序信號出現(xiàn)時間的尺度。最常用的尺度包括時鐘周期、機(jī)器周期和指令周期。
1.時鐘周期
時鐘周期T又稱為振蕩周期,由單片機(jī)片內(nèi)振蕩電路OSC產(chǎn)生,常定義為時鐘脈沖頻率的倒數(shù),是時序中最小的時間單位。例如,若某單片機(jī)時鐘頻率為1MHz:,則它的時鐘的時間尺度不是絕對的,而是一個隨時針脈沖頻率而變化的參量。但時鐘脈沖畢竟是計(jì)算機(jī)的基本工作脈沖,它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏,使計(jì)算
機(jī)的每一步工作都統(tǒng)一到它的步調(diào)上來。因此,采用時鐘周期作為時序中最小時間單位是必然的。
2.機(jī)器周期
機(jī)器周期定義為實(shí)現(xiàn)特定功能所需的時間,通常由若干時鐘周期T構(gòu)成。因此,微型計(jì)算機(jī)的機(jī)器周期常常按其功能來命名,且不同機(jī)器周期所包含的時鐘周期的個數(shù)也不相同。例如,280 CPU中的取指令機(jī)器周期由4個時鐘周期T構(gòu)成,而存儲器讀寫機(jī)器周期所需的時鐘周期數(shù)是不固定(最少有4個T)的,由WAIT引腳上的電平?jīng)Q定。
MCS-51的機(jī)器周期沒有采用上述方案,它的機(jī)器周期時間是固定不變的,均由12個時鐘周期T組成,分為6個狀態(tài)( S1~S6),每個狀態(tài)又分為Pl和P2兩拍。因此,一個機(jī)器周期中的12個振蕩周期可以表示為SIP1,SIP2,S2Pl,S2P2---S6P2。
3.指令周期
指令周期是時序中的最大時間單位,定義為執(zhí)行一條指令所需的時間。由于機(jī)器執(zhí)行不同指令所需的時間不同,因此不同指令所包含的機(jī)器周期數(shù)也不相同。通常,包含一個機(jī)器周期的指令稱為單周期指令,包含兩個機(jī)器周期的指令稱為雙周期指令等。
揩令的運(yùn)算速度和指令所包含的機(jī)器周期數(shù)有關(guān),機(jī)器周期數(shù)越少的指令執(zhí)行速度越快。MCS-51單片機(jī)通?梢苑譃閱沃芷谥噶睢㈦p周期指令和四周期指令3種。四周期指令只有乘法和除法指令兩條,其余均為單周期和雙周期指令。
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