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
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AHB (HCLK) 时钟 =SYSCLK=72MHz
APB2(PCLK2)时钟=AHB时钟=36MHz
APB1(PCLK1)时钟=AHB 1/2时钟=72MHz
ADC时钟 =PCLK2 1/4= 9MHz
PLL时钟 = HSE*9=72MHz
ErrorStatus HSEStartUpStatus;
//初始化RCC外部设备寄存器
RCC_DeInit();
//打开外部高速晶振
RCC_HSEConfig( RCC_HSE_ON );
//等待外部高速设备准备好
HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
//外部高速设备已准备好
if( HSEStartUpStatus == SUCCESS )
{
//启动FLASH预取值
FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
//设置FLASH_Lacency延时2周期
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
//配置AHB(HCLK)时钟=SYSCLK
RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
//配置APB2(PCLK2)钟=AHB时钟
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);
//配置APB1(PCLK1)钟=AHB 1/2时钟
RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
//配置ADC时钟=PCLK2 1/4
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div4);
//配置PLL时钟 == 外部高速晶体时钟*9
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
//使能PLL
RCC_PLLCmd(ENABLE);
//等待PLL时钟就绪
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY)==RESET)
{
}
//SYSCLK = PLL
RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
//检查PLL时钟是否为SYSCLK
while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08)
{
}
}
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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。
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。