计算机中的时钟


1996-03-22

        1.时钟周期(Time Cycle)
        CPU的时钟脉冲信号由晶振电路提供。时钟脉冲信号的一个循环时间就叫做一个时钟周期。每一个时钟周期又称为一个“状态”，它是CPU处理操作的最少时间单位，所有的操作都以这个时钟周期为基准。例如80386CPU的时钟频率为40MHz，则其时钟周期为25ns，时钟周期就是时钟频率的倒数。
        2.机器周期(Machine Cycle)
        机器周期的原意是：“CPU与存储器间存取一个字所需的时间”。所以机器周期有时也称为存储器周期。在微型计算机系统中机器周期是批CPU完成某种规定的基本操作所需的时间。例如，CPU与存储器或I/O设备接口寄存器存或取一个字节信息所需的时间即为一个机器周期时间。也可以说，CPU完成了一次读/写的基本操作。所以机器周期也称为基本操作周期。
        3.指令周期(Instruction Cycle)
        一条指令从取到执行完毕所需的持续时间就叫指令周期。即指令周期是指从存储器取一条指令开始到这条指令执行完毕所持续的时间。一个指令周期应包括两个主要阶段：取指令阶段和执行指令阶段。所谓取指阶段是指：当前一条指令执行后，控制器将下一条指令的地址送到地址总线上，再由地址总线所指示的存储单元中取出下一条指令的操作码存入指令寄存器中。执行阶段是指将指令寄存器中的操作码经译码后， 与时钟相配合产生一系列规定操作的控制电平，从而控制整机执行指令规定的操作。由于指令本身占用的字节数不一样(指令长度不同)，则取指阶段所需的时间就不同。再则，由于不同类的指令处理操作的功能不同，故执行指令的时间也不相等。所以，对于不同类的指令，指令周期的时间是不相同的。
        一般来说，一个指令周期包含多个机器周期，而某个机器周期又包含多个时钟周期。一条指令包括机器周期的个数由指令的长度及其操作性质来决定。也就是说，不同类型的指令所包含的机器周期个数是不机的。
 
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