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时钟频率/机器周期/与执行指令时间的联系与区别是什么？

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2021-10-27 06:50:08　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × liutiefu 该类别下有 13 个回答。邀请回答 yuxiangxyz 该类别下有 11 个回答。邀请回答 kasdlak 该类别下有 11 个回答。邀请回答 dfgsdf 该类别下有 10 个回答。邀请回答 uuwyfsdfsf 该类别下有 10 个回答。邀请回答 fansz 该类别下有 10 个回答。邀请回答 szj0213 该类别下有 10 个回答。邀请回答胡扯123 该类别下有 9 个回答。邀请回答乔伊斯e 该类别下有 9 个回答。邀请回答山中老虎该类别下有 9 个回答。邀请回答哥儿该类别下有 9 个回答。邀请回答悬崖勒马2 该类别下有 9 个回答。邀请回答 gXDhn 该类别下有 9 个回答。邀请回答剪刀脚该类别下有 9 个回答。邀请回答一刀两断该类别下有 8 个回答。邀请回答茶缸子该类别下有 8 个回答。邀请回答我是卖报的小男孩该类别下有 8 个回答。邀请回答 fgfFsG 该类别下有 8 个回答。邀请回答 jiuri1989 该类别下有 8 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 8 个回答。邀请回答举报李浯相关推荐 • 时钟频率、机器周期与执行指令的时间有什么联系？ 1321 • 机器周期、时钟周期与指令周期它们分别有什么区别？ 1985 • 什么是时钟周期？机器周期？指令周期？它们之间有什么关系？ 378 • 指令周期与机器周期有何关系 2957 • 什么是机器周期？机器周期和晶振频率有何关系？ 422 • 探讨一下单片机几个周期的区别 915 • ADuC7060一个指令周期为几个机器周期？一个机器周期为多少个振荡周期？ 210 • 单片机执行一条加运算指令所用的时间是一个机器周期吗？ 9494 • 51单片机中断响应时间为啥是3~8个机器周期 28554 • 关于ARM的指令周期请诸位指教 3392 1个回答

前言

单片机在执行语句时，需要特定的频率或者说“节奏”，提供节奏的单元一般有两种：外部晶振以及内部RC震荡。晶振很在开发板上很常见，一般都是8Mhz或者12Mhz的。RC震荡单元我们看不到，它们集成在单片机内部，一般的单片机有低速震荡和高速震荡，具体数值见对应的规格书。
几个频率的联系与区别

明确一下，一般来说，晶振震荡的频率即为时钟频率，不过目前的51单片机都可以设置分频，如下所示：

此图中提供单片机工作节奏的单元是内部高速的RC震荡器，其可设置多种分频，假定使用2分频，那么这里实际工作时的 时钟频率 = 震荡频率 / 2 = 16Mhz，也即系统时钟为16Mhz。
还有一个名词叫机器周期，在此之前，说明一个概念，叫“nT”的单片机，比如说，12T单片机，1T单片机。学生时代常用的51单片机都是12T单片机，即 机器频率 = 时钟频率 / 12，T数越小，机器频率越高，当T数是1时，机器频率 = 时钟频率。也就是说，1T的单片机是执行速度最快的单片机。
最后说指令周期，其实51单片机的指令可以分为单周期指令，双周期指令和四周期指令。这里面，单周期指令的执行时间为1个机器周期，双周期指令的执行时间为2个机器周期，四周期指令的执行时间为4个机器周期。拿nop进行说明，它是单周期指令，执行它需要1个机器周期。
总结

上面一会儿说周期，一会儿说频率，可能会把大家搞糊涂，这样写的目的是更容易从晶振频率出发来理解这些概念。为了方便大家进行统一的理解，下面以周期来列个表格进行说明。
[tr]周期类型与其它周期类型的关系[/tr]

振荡周期	1/ (晶振频率) 或 1/(RC震荡频率）
时钟周期	振荡周期* 分频比
机器周期	时钟周期* 单片机T数
单指令周期	机器周期
双指令周期	2* 机器周期
四指令周期	4* 机器周期