振荡周期、时钟周期、机器周期、指令周期的区别与联系[通俗易懂]

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

以下内容均来自网上查找，并根据个人理解进行整理，刚开始学习单片机，如有不对的地方敬请指正。 先给出结论： 一个振荡周期=一个时钟周期； 一个机器周期=六个状态周期； 一个状态周期=两个节拍； 一个节拍=一个时钟周期； 一个指令周期=N个机器周期； 综上：1个指令周期=N个机器周期=6N个状态周期=12N个节拍=12N个时钟周期=12N个振荡周期 时钟周期：一个脉冲所需要的时间，为时钟晶振频率的倒数 指令周期：执行一条指令所需要的时间，是从取指令、分析指令到执行完指令所需的全部时间 机器周期：计算机中，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一个阶段完成一项工作。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，所以一个指令周期一般由若干个机器周期组成。

以下内容转载自：http://www.eeworld.com.cn/mcu/article_2016092829893.html 时钟周期：单片机外接的晶振的振荡周期就是时钟周期，时钟周期=振荡周期。比方说，80C51单片机外接了一个11.0592M的晶体振荡器，那我们就说这个单片机系统的时钟周期是1/11.0592M，这里要注意11.0592M是频率，周期是频率的倒数。

机器周期：单片机执行指令所消耗的最小时间单位。我们都知道51单片机采用的CISC(复杂指令指令集)，所以有很多条指令，并且各条指令执行的时间也可能不一样(有一样的哦)，但是它们执行的时间必须是机器周期的整数倍，这就是机器周期的意义所在。8051系列单片机又在这个基础上进行细分，将一个机器周期划分为6个状态周期，也就是S1-S6，每个状态周期又由两个节拍组成，P1和P2，而P1=P2=时钟周期。这也就是经常说的8051系列单片机的时钟频率是晶振频率的12分频，或者是1/12，就是这个意思。现在(截至2012)新的单片机已经能做到不分频了，就是机器周期=时钟周期。 指令周期：指令周期执行某一条指令所消耗的时间，它等于机器周期的整数倍。传统的80C51单片机的指令周期大多数是单周期指令，也就是指令周期=机器周期，少部分是双周期指令。现在（截止2012）新的单片机已经能做到不分频了，并且尽量单指令周期，就是指令周期=机器周期=时钟周期

以下内容转载自：https://blog.csdn.net/cll_caicai/article/details/79163590 时钟周期：一个时钟脉冲所需要的时间。在计算机组成原理中又叫T周期或节拍脉冲。是CPU和其他单片机的基本时间单位。它可以表示为时钟晶振频率（1秒钟的时钟脉冲数）的倒数（也就是1S/时钟脉冲数，比如1/12MHz），对CPU来说，在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，控制着计算机的工作节奏。时钟频率越高，时钟周期就越短，工作速度也就越快。时钟周期在CPU的描述里也叫节拍，即将一个机器周期划分成若干个相等的时间段，每一段仅完成一个基本操作，用一个电平信号宽度对应。 个人理解：时钟周期取决于晶振频率，它是机器运行过程中所有时间的最小单位。机器运行过程中按步执行操作，以时钟作为驱动完成每一步。因此时钟周期决定了计算机的工作节奏，进而影响到计算机工作速度。

机器周期：通常用从内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期（机器周期），也即CPU完成一个基本操作所需的时间。通常一个机器周期包含12个时钟周期，在8051系列单片机的一个机器周期由6个S周期（状态周期）组成。 一个S周期=2个节拍（P），也就是一个状态周期包含2个时钟周期，所以8051单片机的一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。又称CPU的工作周期或基本周期，总线周期。

个人理解：机器周期是人为规定的，用以描述和时钟周期的区别。机器的运转需要时钟驱动，这并不意味着一个基本操作就只需要一个时钟周期完成，实际上却需要多个。机器周期是机器完成一个基本操作的时间。

指令周期：执行一条指令所需要的时间，是从取指令、分析指令到执行完指令所需的全部时间，计算机中，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一个阶段完成一项工作。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，所以一个指令周期一般由若干个机器周期组成。指令不同，所需的机器周期也不同，比如一个复杂指令可能需要很多个机器周期才能完成，而每个机器周期又由多个时钟周期完成。

个人理解：指令周期是执行一个指令所用时间的描述，一个指令，是一系列基本操作的集合，不同指令，需要的基本操作复杂度不同，所以指令周期也不同。 总结：时钟周期<机器周期<指令周期（不是固定不变）

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