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MCS-51 单片机的对奇

发布时间:2014/6/4 20:24:04 访问次数:974

   单片机时序就是CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序。因此,HEF4011BT微型计算机中的CPU实质上就是一个复杂的同步时序电路,这个时序电路是在时钟脉冲推动下工作的。

   在执行指令时,CPU首先要到程序存储器中取出需要执行指令的指令码,然后对指令码进行译码,并由时序部件产生一系列控制信号去完成指令的执行。这些控制信号在时间上的相互关系就是CPU时序。

   CPU发出的时序信号有两类:一类用于片内各功能部件的控制,这类信号很多,但对于用户是没有意义的,故通常不作专门介绍;另一类用于片外存储器或lUO端口的控制,需要通过器件的控制引脚送到片外,这部分时序对于分析硬件电路原理至关重要,也是每个计算机工作者普遍关心的问题。

   机器周期和指令周期

   为了对CPU时序进行分析,首先要为它定义一种能够度量各时序信号出现时间的尺度。最常用的尺度包括时钟周期、机器周期和指令周期。

   1.时钟周期

   时钟周期T又称为振荡周期,由单片机片内振荡电路OSC产生,常定义为时钟脉冲频率的倒数,是时序中最小的时间单位。例如,若某单片机时钟频率为1MHz:,则它的时钟的时间尺度不是绝对的,而是一个随时针脉冲频率而变化的参量。但时钟脉冲毕竟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

机的每一步工作都统一到它的步调上来。因此,采用时钟周期作为时序中最小时间单位是必然的。

   2.机器周期

   机器周期定义为实现特定功能所需的时间,通常由若干时钟周期T构成。因此,微型计算机的机器周期常常按其功能来命名,且不同机器周期所包含的时钟周期的个数也不相同。例如,280 CPU中的取指令机器周期由4个时钟周期T构成,而存储器读写机器周期所需的时钟周期数是不固定(最少有4个T)的,由WAIT引脚上的电平决定。

   MCS-51的机器周期没有采用上述方案,它的机器周期时间是固定不变的,均由12个时钟周期T组成,分为6个状态( S1~S6),每个状态又分为Pl和P2两拍。因此,一个机器周期中的12个振荡周期可以表示为SIP1,SIP2,S2Pl,S2P2---S6P2。

   3.指令周期

   指令周期是时序中的最大时间单位,定义为执行一条指令所需的时间。由于机器执行不同指令所需的时间不同,因此不同指令所包含的机器周期数也不相同。通常,包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等。

   揩令的运算速度和指令所包含的机器周期数有关,机器周期数越少的指令执行速度越快。MCS-51单片机通常可以分为单周期指令、双周期指令和四周期指令3种。四周期指令只有乘法和除法指令两条,其余均为单周期和双周期指令。



   单片机时序就是CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序。因此,HEF4011BT微型计算机中的CPU实质上就是一个复杂的同步时序电路,这个时序电路是在时钟脉冲推动下工作的。

   在执行指令时,CPU首先要到程序存储器中取出需要执行指令的指令码,然后对指令码进行译码,并由时序部件产生一系列控制信号去完成指令的执行。这些控制信号在时间上的相互关系就是CPU时序。

   CPU发出的时序信号有两类:一类用于片内各功能部件的控制,这类信号很多,但对于用户是没有意义的,故通常不作专门介绍;另一类用于片外存储器或lUO端口的控制,需要通过器件的控制引脚送到片外,这部分时序对于分析硬件电路原理至关重要,也是每个计算机工作者普遍关心的问题。

   机器周期和指令周期

   为了对CPU时序进行分析,首先要为它定义一种能够度量各时序信号出现时间的尺度。最常用的尺度包括时钟周期、机器周期和指令周期。

   1.时钟周期

   时钟周期T又称为振荡周期,由单片机片内振荡电路OSC产生,常定义为时钟脉冲频率的倒数,是时序中最小的时间单位。例如,若某单片机时钟频率为1MHz:,则它的时钟的时间尺度不是绝对的,而是一个随时针脉冲频率而变化的参量。但时钟脉冲毕竟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

机的每一步工作都统一到它的步调上来。因此,采用时钟周期作为时序中最小时间单位是必然的。

   2.机器周期

   机器周期定义为实现特定功能所需的时间,通常由若干时钟周期T构成。因此,微型计算机的机器周期常常按其功能来命名,且不同机器周期所包含的时钟周期的个数也不相同。例如,280 CPU中的取指令机器周期由4个时钟周期T构成,而存储器读写机器周期所需的时钟周期数是不固定(最少有4个T)的,由WAIT引脚上的电平决定。

   MCS-51的机器周期没有采用上述方案,它的机器周期时间是固定不变的,均由12个时钟周期T组成,分为6个状态( S1~S6),每个状态又分为Pl和P2两拍。因此,一个机器周期中的12个振荡周期可以表示为SIP1,SIP2,S2Pl,S2P2---S6P2。

   3.指令周期

   指令周期是时序中的最大时间单位,定义为执行一条指令所需的时间。由于机器执行不同指令所需的时间不同,因此不同指令所包含的机器周期数也不相同。通常,包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等。

   揩令的运算速度和指令所包含的机器周期数有关,机器周期数越少的指令执行速度越快。MCS-51单片机通常可以分为单周期指令、双周期指令和四周期指令3种。四周期指令只有乘法和除法指令两条,其余均为单周期和双周期指令。



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