單片機的機器周期

1. 什麼是單片機機器周期

提起機器周期，可能很多剛剛開始學習單片機的同學都不太了解其具體含義，如果我們換一種說法來理解，即這是一個基本操作所需要的時間，是不是就好理解一些了呢？

在單片機定時器的操作過程中，為了便於管理，常把一條指令的執行過程劃分為若干個階段，每一階段完成一項工作。例如，取指令、存儲器讀、存儲器寫等，這每一項工作稱為一個基本操作。完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期。

通常情況下，在51單片機的運行過程中，一個機器周期一般是由若干個狀態周期組成。8051系列單片機的一個機器周期同6個狀態周期組成。前面已說過一個時鍾周期定義為一個節拍，二個節拍定義為一個狀態周期，8051單片機的機器周期由6個狀態周期組成，也就是說一個機器周期=6個狀態周期=12個時鍾周期。
參考資料來源：吳鑒鷹吧
貢獻文檔：網路文庫《吳鑒鷹單片機項目實戰精講》
參考實例：吳鑒鷹單片機開發板

2. 如何判斷單片機的機器周期

T機器
=
T晶振/分頻系數
T晶振相信不用我說了，就是你用的多大的晶振
分頻系數因不同的單片機而不同，普通的8051，像AT89S5X系列的，分頻系數是固定的12；
STC的單片機，如STC89S5X系列的，分頻系數有兩種，可能是6，可能是12，這在你下載程序的時候，用STC官方的下載軟體選擇；STC12系列，STC15系列的，分頻系數有三種，可能是1，可能是6，也可能是12；
中穎的分頻系數只是1；
其他的51單片機樓主就要自己看手冊了。
其他的非51內核的單片機，分頻系統全是1；
也就是說，分頻系統越小，單片機越快；
當分頻系數為1時，機器周期就等於晶振周期，機器周期
=
晶振頻率的倒數。

3. 51單片機晶振頻率分別為11.0592MHz機器周期分別為多少

12/11.0592微秒，51單片機的一個機器周期等於12個振盪周期（晶振頻率的倒數）。

1.大部分51單片機1個機器周期=12個時鍾周期（或振盪周期），有些增強型的1個機器周期=1個時鍾周期（或振盪周期），如stc12系列，stc15系列

2.51單片機的機器周期=1/晶振頻率；當晶振頻率=11.0592MHz，1個機器周期=12個時鍾周期（或振盪周期）時，機器周期=12/11.0592微秒。

(3)單片機的機器周期擴展閱讀：

1、使用用戶板的晶振：模擬器晶振旁有兩組跳線用來切換內部晶振和用戶板晶振，當兩個短路塊位於模擬器晶振一側時，默認使用模擬板上的晶振（11.0592MHz）, 當兩個短路塊位於電容一側時，使用用戶板的晶振。

2、為便於調試帶看門狗的用戶板，模擬器的復位端未與用戶板復位端相連；故模擬器的復位按鈕只復位模擬器，不復位用戶板；若要復位用戶板，請使用用戶板復位按鈕。

4. 單片機中的晶振周期、系統時鍾周期、機器周期各是什麼它們之間有何關系

晶振周期：晶振的振盪周期就是時鍾周期，比如12M晶振時鍾周期是1/12M；機器周期是單片機執行指令所消耗的最小時間單位。比如51是12分頻，51的1個機器周期劃分為6個狀態周期、12個節拍；12M晶振機器周期是1/12M*12=1S；

時鍾周期：也稱為振盪周期, 定義為時鍾脈沖的倒數 (可以這樣來理解,時鍾周期就是單 片機外接晶振的倒數, 例如 12M 的晶振, 它的時間周期就是 1/12 us) , 是計算機中最基本的、 最小的時間單位。

機器周期：單片機完成一次完整的具有一定功能的動作所需的時間周期。如一次完整的讀操作或寫操作對應的時間。一個機器周期＝6個狀態周期。【指令周期】： 執行完某條指令所需要的時間周期，一般需要1～4個機器周期，如MUL AB指令是四機器周期指令。一個指令周期＝1～4個機器周期。

關系：時鍾周期，是晶振頻率的倒數。 狀態周期，是時鍾周期的二倍。機器周期，是時鍾周期的12 倍。 如：晶振頻率是 12MHz，時鍾周期就是，(1/12)us。 狀態周期就是，(2/12)us。機器周期就是，(12/12)=1us。

(4)單片機的機器周期擴展閱讀

例如：在MCS-51單片機的時鍾周期與振盪周期是相等的，12M晶振，振盪周期就是（1/12M）s，
機器周期的時序，由12個時鍾周期（12T）組成，在一些增強型的51單片機中，機器周期縮短為6T，甚至1T，以提高匯流排訪問速率。（飛利浦降為6T，STC已降為1T）

5. 51單片機的機器周期和晶振頻率有何關系當fOSC=8MHz時,機器周期是多少

機器周期X振盪頻率= 12。當fosc=8MHz時，機器周期為1.5微秒。

因為規定一個機器周期為12個振盪周期，而振盪周期是振盪頻率fosc的倒數，所以一個機器周期=12/fosc，當fosc=8MHz時，代入公式，機器周期為12/（8MHz）s，即1.5us。

(5)單片機的機器周期擴展閱讀：

51單片機是對所有兼容Intel 8031指令系統的單片機的統稱。該系列單片機的最早是Intel的8004單片機，後來隨著Flash rom技術的發展，8004單片機取得了長足的進展，成為應用最廣泛的8位單片機之一，其代表型號是ATMEL公司的AT89系列（如AT89C51），它廣泛應用於工業測控系統之中。

對於單片機中周期定義：

振盪周期：單片機外接石英晶體振盪器的周期。如外接石英晶體的頻率若為12MHz（如上圖），那麼其振盪周期就是1/12微秒。

機器周期：單片機完成一次完整的具有一定功能的動作所需的時間周期。如一次完整的讀操作或寫操作對應的時間。一個機器周期＝6個狀態周期=12個振盪周期。

6. 單片機時鍾頻率為6MHZ,機器周期為多少

也稱時鍾周期，是指為單片機提供時鍾信號的振盪源的周期（也叫時鍾周期），當採用6MHz晶振時，一個振盪周期是1/6M秒。

狀態周期：每個狀態周期為時鍾周期的2倍，一個狀態周期為，2/6M秒。

機器周期：一個機器周期包含6個狀態周期，也就是12個時鍾周期，一個狀態周期為12/6M秒。

指令周期：它是指CPU完成一條操作的所需的全部時間。每條指令執行時間都是有一個或幾個機器周期組成。MCS-51系統中，有單周期指令、雙周期指令和四周期指令。

(6)單片機的機器周期擴展閱讀：

微處理器內通過內部匯流排把ALU、計數器、寄存器和控制部分互聯，並通過外部匯流排與外部的存儲器、輸入輸出介面電路聯接。外部匯流排又稱為系統匯流排，分為數據匯流排DB、地址匯流排AB和控制匯流排CB。通過輸入輸出介面電路，實現與各種外圍設備連接。

接外部晶振和微調電容的一端，在片內它是振盪器反相放大器（該放大器構成片內振盪器振盪器的頻率是晶體振盪頻率）和時鍾發生器的輸入端；若使用外部時鍾時，該引腳接地（對於HMOS單片機）或懸空（對於CHMOS單片機）。

7. 一個單片機晶振頻率為6MHZ,那麼,一個機器周期是多少

12*時鍾周期=12*（1/6）us。

振盪周期：石英振盪器的振盪周期，為頻率的導數，如石英頻率為12MHz12MHz，在振盪周期為1/12us1/12us。

狀態周期：單片機完成一個最基本動作需要的時間周期，1個狀態周期=2個振盪周期，單片機完成一次完整的具有一定功能的動作所需要的時間周期，1個機器周期=6個狀態周期=12個振盪周期，如石英頻率為12MHz12MHz，則一個機器周期為1us1us。

(7)單片機的機器周期擴展閱讀：

注意事項：

晶振的選型，選擇合適的晶振對單片機來說非常重要，在選擇晶振的時候至少必須考慮諧振頻點、負載電容、激勵功率、溫度特性長期穩定性等參數。合適的晶振才能確保單片機能夠正常工作。

電容引起的晶振不穩定，晶振電路中的電容C1和C2兩個電容對晶振的穩定性有很大影響，每一種晶振都有各自的特性，所以必須按晶振生產商所提供的數值選擇外部元器件。通常在許可范圍內，C1，C2值越低越好，C值偏大雖有利於振盪器的穩定，但將會增加起振時間。

8. 什麼是單片機的機器周期，震盪周期和指令周期

(1)振盪周期：也稱時鍾周期，是指為單片機提供時鍾信號的振盪源的周期，一般實驗板上為11.0592MHZ，12MHZ和24MHZ用的也比較多。
■ （2）狀態周期：每個狀態周期為時鍾周期的2倍，是振盪周期經二分頻後得到的。
■ （3）機器周期：一個機器周期包含6個狀態周期S1~S6，也就是12個時鍾周期。在一個機器周期內，CPU可以完成一個獨立的操作。
■ （4）指令周期：它是指CPU完成一條操作的所需的全部時間。

9. 什麼是單片機的機器周期、震盪周期和指令周期他們之間是什麼關系

機器周期

計算機中，常把一條指令的執行過程劃分為若干個階段，每一個階段完成一項工作。

每一項工作稱為一個基本操作，完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期。

振盪周期

振盪周期，定義為時鍾脈沖的倒數（時鍾周期就是單片機外接晶振的倒數，例如12M的晶振，它的時鍾周期就是1/12us），是計算機中的最基本的、最小的時間單位。
在一個時鍾周期內，CPU僅完成一個最基本的動作。時鍾脈沖是計算機的基本工作脈沖，控制著計算機的工作節奏。時鍾頻率越高，工作速度就越快。

指令周期

執行一條指令所需要的時間，一般由若干個機器周期組成。指令不同，所需的機器周期也不同。

三者的關系:振盪周期是最小單位,機器周期需要1個或多個振盪周期,指令周期需要1個或多個機器周期;機器周期指的是完成一個基本操作的時間,這個基本操作有時可能包含匯流排讀寫,因而包含匯流排周期,但是有時可能與匯流排讀寫無關,所以,並無明確的相互包含的關系。

(9)單片機的機器周期擴展閱讀

單片機（Microcontrollers）是一種集成電路晶元，是採用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊矽片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，在工業控制領域廣泛應用。

從上世紀80年代，由當時的4位、8位單片機，發展到現在的300M的高速單片機。

發展歷史

單片機（Microcontrollers）誕生於1971年，經歷了SCM、MCU、SoC三大階段，早期的SCM單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此後在8051上發展出了MCS51系列MCU系統。基於這一系統的單片機系統直到現在還在廣泛使用。

隨著工業控制領域要求的提高，開始出現了16位單片機，但因為性價比不理想並未得到很廣泛的應用。

90年代後隨著消費電子產品大發展，單片機技術得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是後來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，並且進入主流市場。

而傳統的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數百倍。高端的32位Soc單片機主頻已經超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。

當代單片機系統已經不再只在裸機環境下開發和使用，大量專用的嵌入式操作系統被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統。