51单片机指令周期,机器周期,时钟周期详解

时钟周期.机器周期.指令周期的含义时钟周期：时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数（可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时间周期就是1/12 us），是计算机中最基本的、最小的时间单位。

在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。

对于某种单片机，若采用了1MHZ的时钟频率，则时钟周期为1us；若采用4MHZ的时钟频率，则时钟周期为250ns。

由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，它控制着计算机的工作节奏（使计算机的每一步都统一到它的步调上来）。

显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快。

8051单片机把一个时钟周期定义为一个节第 1 页拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示）。

机器周期：在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。

例如，取指令、存储器读、存储器写等，这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。

一般情况下，一个机器周期由若干个S周期（状态周期）组成。

8051系列单片机的一个机器周期同6个 S周期（状态周期）组成。

前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义第 2 页为一个状态周期（用S表示），8051单片机的机器周期由6个状态周期组成，也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。

例如外接24M晶振的单片机，他的一个机器周期=12/24M 秒；指令周期：执行一条指令所需要的时间，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。

对于一些简单的的单字节指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即译码执行，不再需要其它的机器周期。

对于一些比较复杂的指令，例如转移指令、乘法指令，则第 3 页需要两个或者两个以上的机器周期。

通常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。

单片机时钟周期、机器周期、指令周期与总线周期时钟周期：时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数(可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时间周期就是1/12us)，是计算机中最基本的、最小的时间单位。

在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。

对于某种单片机，若采用了1MHZ的时钟频率，则时钟周期为1us;若采用4MHZ的时钟频率，则时钟周期为250us。

由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，它控制着计算机的工作节奏(使计算机的每一步都统一到它的步调上来)。

显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快。

具体计算就是1/fosc。

也就是说如果晶振为1MHz，那么时钟周期就为1us;6MHz的话，就是1/6us。

8051单片机把一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示)，二个节拍定义为一个状态周期(用S表示)。

机器周期：在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。

例如，取指令、存储器读、存储器写等，这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。

一般情况下，一个机器周期由若干个S周期(状态周期)组成。

8051系列单片机的一个机器周期同6个S周期(状态周期)组成。

前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示)，二个节拍定义为一个状态周期(用S表示)，8051单片机的机器周期由6个状态周期组成，也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。

具体计算为：时钟周期Xcycles。

如果单片机是12周期的话，那么机器周期就是T×12。

假设晶振频率为12M，单片机为12周期的话，那么机器周期就是1us。

例如外接24M晶振的单片机，他的一个机器周期=12/24M秒;52系列单片机一个机器周期等于12个时钟周期。

设晶振频率为12MHz时，52单片机是12T的单片机，即频率要12分频。

51 单片机汇编延时程序算法详解
51 单片机汇编延时程序算法详解
将以12MHZ 晶振为例，详细讲解MCS-51 单片机中汇编程序延时的精确
算法。

指令周期、机器周期与时钟周期
指令周期：CPU 执行一条指令所需要的时间称为指令周期，它是以机器周期为单位的，指令不同，所需的机器周期也不同。

时钟周期：也称为振荡周期，一个时钟周期=晶振的倒数。

MCS-51 单片机的一个机器周期=6 个状态周期=12 个时钟周期。

MCS-51 单片机的指令有单字节、双字节和三字节的，它们的指令周期不
尽相同，一个单周期指令包含一个机器周期，即12 个时钟周期，所以一条单周期指令被执行所占时间为12*(1/12000000)=1μs。

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例1 50ms 延时子程序：。

时钟周期：时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数（可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时间周期就是1/12 us），是计算机中最基本的、最小的时间单位。

在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。

对于某种单片机，若采用了1MHZ的时钟频率，则时钟周期为1us；若采用4MHZ的时钟频率，则时钟周期为250us。

由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，它控制着计算机的工作节奏（使计算机的每一步都统一到它的步调上来）。

显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快。

8051单片机把一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示）。

机器周期：在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。

例如，取指令、存储器读、存储器写等，这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。

一般情况下，一个机器周期由若干个S周期（状态周期）组成。

8051系列单片机的一个机器周期同6个S周期（状态周期）组成。

前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示），8051单片机的机器周期由6个状态周期组成，也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。

例如外接24M晶振的单片机，他的一个机器周期=12/24M 秒；指令周期：执行一条指令所需要的时间，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。

对于一些简单的的单字节指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即译码执行，不再需要其它的机器周期。

对于一些比较复杂的指令，例如转移指令、乘法指令，则需要两个或者两个以上的机器周期。

通常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。

总线周期：由于存贮器和I/O端口是挂接在总线上的，CPU对存贮器和I/O接口的访问，是通过总线实现的。

51单片机的指令周期051芯片内部有一高增益反相放大器，用于构成振荡器，反向放大器输入端为XTAL1,输出端XTAL2。

在XTAL1和XTAL2两端跨接一个石英晶体及两个电容就构成了稳定自激振荡器，电容器C1和C2通常都取30pF左右，对振荡频率有微调作用。

振荡频率范围是1.212MHz。

8051也使用外部震荡脉冲信号，由XTAL2端引脚输入，XTAL1端接地，外部震荡脉冲源方式常用于多块8051同时工作，以便于同步。

晶体振荡器的振荡信号从XTAL2端输出到片内的时钟发生器上，时钟发生器是一个二分频触发电路，它将振荡器的信号频率fosc除以2，向CPU提供两相时钟信号P1和P2。

时钟信号的周期称为机器状态时间S,CPU就以两相时钟P1和P2为基本节拍指挥8051单片机各个部件协调地工作。

除时钟周期外，还有两个与时间有关的概念叫机器周期和指令周期。

计算机的一条指令由若干个字节组成。

执行一条指令需要多少时间则以机器周期为单位。

所谓一个机器周期就是指CPU访问存储器一次所需要的时间。

例如取指令，读存储器，写存储器等等。

MCS51的一个机器周期为12个振荡周期，分为六个S状态，S1S6.而每个状态又分为两拍，称为P1和P2。

因此，一个机器周期中的12个振荡周期表示为S1P1，S1P2,S2P1等直到S6P2.若采用6MHZ晶体振荡器，则每个机器周期恰为2us。

每条指令都由一个或几个机器周期组成。

在MCS51系统中，有单周期指令，双周期指令。

四周期指令只有乘，除两条指令。

指令的运算速度和它的机器周期直接相关，机器周期数较小则执行速度快。

在编程时要注意选用具有同样功能而机器周期数小的指令。

每一条指令的执行都可以包括取指和执行两个阶段。

在取指阶段，CPU从内部或者外部ROM中取出指令操作码及操作数，然后再执行这条指令。

在8051指令系统中，根据各种操作的繁简程度，其指令可由单字节，双字节和三字节组成。

从机器执行指令的速度看，单字节和双字节指令都可能是单周期或双周期，而三字节指令都是双周期，只有乘，除指令占四个周期，一条指令的字节数表征这条指令在存储器中所占空间大小，而周期数表征运行这条指令所花时间长短，即运行速度。

1.时钟周期:(晶振频率倒数、控制计算机节奏)时钟周期也称为振荡周期,定义为时钟脉冲的倒数(可以这样来理解,时钟周期就是单片机外接晶振的倒数,例如12M的晶振,它的时间周期就是1/12us),是计算机中最基本的、最小的时间单位。

在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。

对于某种单片机,若采用了1MHZ 的时钟频率,则时钟周期为1us;若采用4MHZ的时钟频率,则时钟周期为250us。

由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲,它控制着计算机的工作节奏(使计算机的每一步都统一到它的步调上来)。

显然,对同一种机型的计算机,时钟频率越高,计算机的工作速度就越快。

8051单片机把一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示),二个节拍定义为一个状态周期(用S表示)。

2.机器周期:（指令中单个阶段的执行周期）在计算机中,为了便于管理,常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段,每一阶段完成一项工作。

例如,取指令、存储器读、存储器写等,这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。

一般情况下,一个机器周期由若干个S周期(状态周期)组成。

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。

前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示),二个节拍定义为一个状态周期(用S表示),8051单片机的机器周期由6个状态周期组成,也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。

(例如外接24M晶振的单片机,他的一个机器周期=12/24M秒)3.指令周期:执行一条指令所需要的时间,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。

对于一些简单的的单字节指令,在取指令周期中,指令取出到指令寄存器后,立即译码执行,不再需要其它的机器周期。

对于一些比较复杂的指令,例如转移指令、乘法指令,则需要两个或者两个以上的机器周期。

通常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。

51单片机中几个时间周期的概念区分时钟周期：时钟周期也叫振荡周期或晶振周期，即晶振的单位时间发出的脉冲数，一般有外部的振晶产生，比如12MHZ=12×10的6次方，即每秒发出12000000个脉冲信号，那么发出一个脉冲的时间就是时钟周期，也就是1/12微秒。

通常也叫做系统时钟周期。

是计算机中最基本的、最小的时间单位。

在8051单片机中把一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示）。

机器周期：在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。

例如，取指令、存储器读、存储器写等，这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。

一般情况下，一个机器周期由若干个S周期（状态周期）组成。

8051系列单片机的一个机器周期同6个S周期（状态周期）组成。

前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示），8051单片机的机器周期由6个状态周期组成，也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。

在标准的51单片机中，一般情况下，一个机器周期等于12个时钟周期，也就是机器周期=12*时钟周期，（上面讲到的原因）如果是12MHZ，那么机器周期=1微秒。

单片机工作时，是一条一条地从RoM中取指令，然后一步一步地执行。

单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。

机器周期不仅对于指令执行有着重要的意义，而且机器周期也是单片机定时器和计数器的时间基准。

例如一个单片机选择了12MHZ晶振，那么当定时器的数值加1时，实际经过的时间就是1us，这就是单片机的定时原理。

但是在8051F310中，CIP-51 微控制器内核采用流水线结构，与标准的 8051 结构相比指令执行速度有很大的提高。

在一个标准的 8051 中，除 MUL和 DIV 以外所有指令都需要12 或24 个系统时钟周期，最大系统时钟频率为12-24MHz。

51单片机中的周期
首先明确几个概念：时钟周期、振荡周期、状态周期、机器周期、指令周期1、时钟周期，也称为振荡周期：定义为时钟脉冲的倒数，在单片机中也就等于晶振的倒数。

51 单片机中把一个时钟周期定义为一个节拍（用P 表示），2 个节拍定义为状态周期（用S 表示）
时钟周期是单片机中最小的时间单位。

eg：12M 晶振的单片机，时钟周期=振荡周期=1/12 us。

2、机器周期：定义为完成一项基本操作所需要的时间，称为机器周期。

在计算机中，为了方便管理，把一条指令的执行过程分为若干个阶段，每个阶段去执行一项基本操作。

如：取指令，存储器读，存储器写等。

在51 单片机中1 个机器周期由6 个状态周期组成，也就是12 个时钟周期=12 x 1/12 us =1 us
定义机器周期是因为时钟周期时间太短，根本做不了什么。

3、指令周期：定义为执行一条指令所需的时间。

通常，包含一个机器周期的指令称为单周期指令，比如MOV 指令，CLR 指令等。

包含两个机器周期的指令称为双周期指令。

另外还有四周期指令。

判断指令是单周期指令还是双周期指令，最可靠的是查指令表。

我在网上找到了一个规律总结，
此规律应按照顺序进行判断，前一条原则高于后一条（主要指2～6），按顺。

各个单⽚机--时钟周期、机器周期、指令周期1.时钟周期单⽚机时钟频率的倒数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），是CPU和其他单⽚机的基本时间单位。

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。

2.机器周期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。

机器周期主要针对汇编语⾔⽽⾔，在汇编语⾔下，程序的每⼀条语句执⾏的时间都是机器周期的整数倍，⽽且语句占⽤的时间是可以计算出来的，⽽c语⾔语句占⽤时间是不可计算的。

在计算机中，为了便于管理，常把⼀条指令的执⾏过程划分为若⼲个阶段，每⼀阶段完成⼀项⼯作。

例如，取指令、存储器读、存储器写等，这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。

⼀般情况下，⼀个机器周期由若⼲个S周期（状态周期）组成。

51单⽚机在其标准架构下，⼀个机器周期等于12个时钟周期。

现在有不少增强型的51单⽚机，其速度都⽐较快。

有的⼀个机器周期等于4个时钟周期，有的⼀个机器周期等于1个时钟周期。

也就是说⼤体上可以达到51标准架构的3倍或12倍。

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。

3.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。

指令周期机器周期状态周期振荡时钟周期(时钟周期) 时钟周期：时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数（可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时间周期就是1/12 us），是计算机中最基本的、最小的时间单位。

在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。

对于某种单片机，若采用了1MHZ的时钟频率，则时钟周期为1us；若采用4MHZ 的时钟频率，则时钟周期为0.25us。

由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，它控制着计算机的工作节奏（使计算机的每一步都统一到它的步调上来）。

显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快。

8051单片机把一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示）。

机器周期：在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。

例如，取指令、存储器读、存储器写等，这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。

一般情况下，一个机器周期由若干个S周期（状态周期）组成。

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。

前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示），8051单片机的机器周期由6个状态周期组成，也就是说一个机器周期==6个状态周期==12个时钟周期。

例如外接24M晶振的单片机，他的一个机器周期=12/24M 秒；指令周期：执行一条指令所需要的时间，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。

对于一些简单的的单字节指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即译码执行，不再需要其它的机器周期。

对于一些比较复杂的指令，例如转移指令、乘法指令，则需要两个或者两个以上的机器周期。

通常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。

总线周期：由于存贮器和I/O端口是挂接在总线上的，CPU对存贮器和I/O接口的访问，是通过总线实现的。

51单⽚机晶振频率、时钟周期、状态周期、机器周期、指令周期和总线周期的关系⼀、晶振频率1、英⽂全称：frequency oscillate2、定义：晶体振荡器的固有频率, 不能改变。

⼆、时钟周期1、英⽂全称：Clock Cycle。

2、时钟周期是计算机中最基本的、最⼩的时间单位。

在⼀个时钟周期内，CPU仅完成⼀个最基本的动作。

3、时钟周期 = 晶振周期 = 振荡周期Tosc = 晶振频率（振荡频率fosc）的倒数。

4、若晶振周期为12MHz，则时钟周期 = 1/12us。

每秒发出12000000个脉冲信号，那么发出⼀个脉冲的时间就是时钟周期，即1/12微妙。

三、状态周期振荡器脉冲信号经过时钟电路⼆分频之后产⽣的单⽚机时钟信号的周期（⽤S表⽰）称为状态周期。

故⼀个状态周期S包含2个节拍，前⼀时钟周期称为P1节拍，后⼀时钟周期称为P2节拍。

四、机器周期1、定义：CPU完成⼀项基本操作（取指令、存储器读写等）所消耗的最短时间。

2、⼀般由12个时钟周期或者6个状态周期组成。

3、计算：机器⼈周期 = 12 / 晶振频率。

4、存在的原因：1个时钟周期⽆法⼲完⼀件事，⽽12个时钟周期能够完成基本的操作。

五、指令周期取出并执⾏⼀条指令的时间。

指令周期是不确定的，因为她和该条指令所包含的机器周期有关。

⼀个指令周期=1个（或2个或3个或4个）机器周期，像乘法或除法就含有4个机器周期，单指令就只含有1个机器周期。

六、总线周期访问1次存储器和I/O端⼝操作所需要的时间。

七、⼩结所需时间：时钟周期 < 状态周期 < 机器周期 < 指令周期 < 总线周期————————————————————————————————————————————————————————————。

总结51单片机时钟与周期之间的关系 单片机机中,有时钟周期,机器周期,指令周期,初学者往往不能弄清楚他们之间的关系,这里我就简单介绍一下. 在说明之前我首先要明确几个概念,既什么是周期和频率,相信大多数人都知道他们的含义,周期就是物体循环一周的时间,频率就是1 秒钟内循环的次数.单片机是靠脉冲工作的,既一个脉冲单片机产生一个操作.下面言归正传. 时钟周期:时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数(可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时间周期就是1/12 us)，既产生一个脉冲的时间,是计算机中最基本的、最小的时间单位。

在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。

对于某种单片机，若采用了1MHZ的时钟频率，则时钟周期为1us;若采用4MHZ的时钟频率，则时钟周期为250ns。

由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，它控制着计算机的工作节奏(使计算机的每一步都统一到它的步调上来)。

显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快。

但是，由于不同的计算机硬件电路和器件的不完全相同，所以其所需要的时钟周频率范围也不一定相同。

我们学习的8051单片机的时钟范围是1.2MHz-12MHz。

机器周期:单片机工作时，是一条一条地从RoM中取指令，然后一步一步地执行为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。

例如，取指令、存储器读、存储器写等，这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既单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。

—个机器周期包括12个时钟周期。

如果一个单片机选择了12MHZ晶振，它的时钟周期是。

51单片机指令时间计算引言：在嵌入式系统中，单片机是一种常用的控制器，而51单片机指令时间计算是评估单片机执行效率的重要指标之一。

本文将详细介绍51单片机指令时间计算的相关内容，包括指令周期、机器周期、时钟周期以及如何计算指令的执行时间。

一、指令周期指令周期是指单片机执行一条指令所需要的时间。

在51单片机中，一个指令周期包括12个机器周期。

每个机器周期的时间为1/12个机器周期。

二、机器周期机器周期是指单片机所需的最小时间单位，由时钟周期决定。

在51单片机中，一个机器周期包括6个时钟周期。

每个时钟周期的时间为1/6个机器周期。

三、时钟周期时钟周期是指单片机内部时钟发生一次跳变所需要的时间。

在51单片机中，时钟周期的时间周期为1/12个机器周期。

四、指令执行时间计算指令执行时间可以通过以下公式计算：指令执行时间 = 指令周期× 时钟周期五、示例计算假设某条指令的指令周期为3个机器周期，时钟周期为1.5个机器周期，则该指令的执行时间计算如下：指令执行时间 = 3个机器周期× 1.5个机器周期 = 4.5个机器周期六、指令执行时间的影响因素1.指令周期的长度：不同的指令周期长度会直接影响指令的执行时间。

指令周期越长，执行时间越长。

2.时钟周期的长度：时钟周期的长度与单片机的工作频率有关。

时钟周期越长，执行时间越长。

3.指令的类型：不同类型的指令可能需要不同的机器周期和时钟周期来执行。

4.指令之间的依赖关系：如果一个指令依赖于前面的指令执行结果，那么它的执行时间将会受到前面指令执行时间的影响。

七、指令执行时间的应用1.性能评估：通过计算指令执行时间，可以评估单片机的性能表现，从而选择合适的单片机。

2.程序优化：了解指令执行时间可以帮助程序员优化程序，提高程序的执行效率。

3.实时系统设计：在实时系统中，需要根据指令执行时间来确定任务的调度策略，以保证系统的实时性。

八、结论51单片机指令时间计算是评估单片机执行效率的重要指标之一，通过计算指令周期、机器周期和时钟周期，可以得到指令的执行时间。

单片机：时钟周期，机器周期，指令周期
时钟周期：
 时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数(可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时间周期就是1/12 us)，是计算机中最基本的、最小的时间单位。

 在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。

对于某种单片机，若采用了1MHZ的时钟频率，则时钟周期为1us;若采用4MHZ的时钟频率，则时钟周期为250us。

由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，它控制着计算机的工作节奏(使计算机的每一步都统一到它的步调上来)。

显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快。

具体计算就是1/fosc。

也就是说如果晶振为1MHz，那幺时钟周期就为1us;6MHz的话，就是1/6us。

 8051单片机把一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示)，二个节拍定义为一个状态周期(用S表示)。

 机器周期：
 在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。

例如，取指令、存储器读、存储器写等，这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。

MCS－51单片机时序
一、时序：单片机时序是指单片机执行指令时应发出的控制信号的时间序列。

这些控制信号在时间上的相互关系就是CPU的时序。

它是一系列具有时间顺序的脉冲信号。

CPU发出的时序有两类：一类用于片内各功能部件的控制，它们是芯片设计师关注的问题，对用户没有什么意义。

另一类用于片外存储器或I/O端口的控制，需要通过器件的控制引脚送到片外，这部分时序对分析硬件电路的原理至关重要，也是软件编程遵循的原则，需要认真掌握。

二、时钟周期、机器周期和指令周期
1、时钟周期：又称振荡周期。

指为单片机提供定时信号的振荡源周期。

是最小的时序单位。

振荡源的频率越高，单片机的工作速度越快。

时钟周期被分成两个节拍P1和P2。

每个时钟周期的前半周期P1信号有效，这时CPU通常完成算术逻辑操作;在每个时钟的后半周期P2信号有效，内部寄存器与寄存器之间的数据一般在此状态发生。

2、机器周期：定义为实现特定功能所需要的时间。

机器周期按其功能来命名，如取指机器周期等。

MCS-51的机器周期时间是不变的，均为12个晶振周期或6个状态周期。

分为S1P1，SIP2;S2P1，S2P2;等
3、指令周期：执行一条指令的时间。

按指令执行的时间可分为：单周期、双周期和四周期（只有乘法和除法两条指令）。

时钟周期、机器周期和指令周期均是单片机时序单位。

机器周期是单片机计算其它时间值（如波特率、定时器的定时时间等）的基础时序单位。

如MCS-51外接晶振为12MHz，则：
时钟周期= = =0.167us;。

51单片机汇编延时程序算法详解将以12MHZ晶振为例，详细讲解MCS-51单片机中汇编程序延时的精确算法。

指令周期、机器周期与时钟周期指令周期：CPU执行一条指令所需要的时间称为指令周期，它是以机器周期为单位的，指令不同，所需的机器周期也不同。

时钟周期：也称为振荡周期，一个时钟周期＝晶振的倒数。

MCS-51单片机的一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。

MCS-51单片机的指令有单字节、双字节和三字节的，它们的指令周期不尽相同，一个单周期指令包含一个机器周期，即12个时钟周期，所以一条单周期指令被执行所占时间为12*（1/12000000）=1μs。

程序分析例1 50ms 延时子程序：DEL：MOV R7，#200 ①DEL1：MOV R6，#125 ②DEL2：DJNZ R6，DEL2 ③DJNZ R7，DEL1 ④RET ⑤精确延时时间为：1+（1*200）+（2*125*200）+（2*200）+2=（2*125+3）*200+3 ⑥=50603μs≈50ms由⑥整理出公式（只限上述写法）延时时间=（2*内循环+3）*外循环+3 ⑦详解：DEL这个子程序共有五条指令，现在分别就每一条指令被执行的次数和所耗时间进行分析。

第一句：MOV R7，#200 在整个子程序中只被执行一次，且为单周期指令，所以耗时1μs 第二句：MOV R6，#125 从②看到④只要R7-1不为0，就会返回到这句，共执行了R7次，共耗时200μs第三句：DJNZ R6，DEL2 只要R6-1不为0,就反复执行此句（内循环R6次），又受外循环R7控制，所以共执行R6*R7次，因是双周期指令，所以耗时2*R6*R7μs。

例2 1秒延时子程序：DEL：MOV R7,#10 ①DEL1：MOV R6，#200 ②DEL2：MOV R5，#248 ③DJNZ R5，$ ④DJNZ R6，DEL2 ⑤DJNZ R7，DEL1 ⑥RET ⑦对每条指令进行计算得出精确延时时间为：1+（1*10）+（1*200*10）+（2*248*200*10）+（2*200*10）+（2*10）+2 =[（2*248+3）*200+3]*10+3 ⑧=998033μs≈1s由⑧整理得：延时时间=[（2*第一层循环+3）*第二层循环+3]*第三层循环+3 ⑨此式适用三层循环以内的程序，也验证了例1中式⑦（第三层循环相当于1）的成立。

单片机指令的执行周期分析与优化单片机是一种在嵌入式系统中广泛应用的计算机芯片，它具有体积小、功耗低等优点。

在单片机中，指令的执行周期是决定程序运行效率的一个重要因素。

本文将对单片机指令的执行周期进行分析，并提出相应的优化方法。

一、单片机的指令执行周期在单片机中，指令的执行周期是指完成一条指令所需的时间。

一般情况下，单片机的指令执行周期由指令周期和机器周期两个因素决定。

1. 指令周期：指令周期是单片机执行一条指令所需的时间，它由时钟周期和机器周期两部分组成。

时钟周期是指单片机的时钟频率，它决定了单片机每秒钟能执行多少个周期。

机器周期是指单片机执行一条指令所需的时钟周期数，它取决于具体的指令和处理器的架构。

2. 机器周期：机器周期是单片机执行指令的基本单位，它由若干个时钟周期组成。

在单片机中，一条指令的执行通常分为取指、译码、执行、访存和写回等阶段，每个阶段都需要花费若干个时钟周期。

不同的处理器架构和指令集对机器周期的划分方式有所不同。

二、单片机指令执行周期的优化方法为了提高单片机的运行效率，我们可以进行以下优化：1. 优化指令周期：提高时钟频率是一种有效的方法，它能够减少指令周期的长度，从而提高单片机的运行速度。

然而，要提高时钟频率并不是一件容易的事情，因为它受到硬件设计的制约。

除了提高时钟频率，还可以通过增加流水线级数、优化指令流水等方法来降低单条指令的执行时间。

2. 优化机器周期：通过合理设计指令集和架构，可以减少指令的机器周期数，从而减少整个指令的执行周期。

例如，采用指令重排、指令并行和指令预测等技术可以减少指令阻塞和等待的时间，提高指令的执行效率。

此外，还可以通过增加缓存、改进访存流程等方法来提高访存操作的效率。

3. 优化指令流：在编写程序时，合理选择指令的使用方法和指令的排列顺序，可以有效地减少指令的执行时间。

例如，可以使用位运算代替乘除运算，减少浮点运算的开销等。

此外，还可以通过代码优化、循环展开和循环合并等技术来减少指令的条数，提高单片机的运行速度。

51单片机中晶振与周期单片机机中,有时钟周期,机器周期,指令周期,初学者往往不能弄清楚他们之间的关系,这里我就简单介绍一下.在说明之前我首先要明确几个概念,既什么是周期和频率,相信大多数人都知道他们的含义,周期就是物体循环一周的时间,频率就是1 秒钟内循环的次数.单片机是靠脉冲工作的,既一个脉冲单片机产生一个操作.下面言归正传.时钟周期:时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数（可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时间周期就是1/12 us），既产生一个脉冲的时间,是计算机中最基本的、最小的时间单位。

在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。

对于某种单片机，若采用了1MHZ的时钟频率，则时钟周期为1us；若采用4MHZ的时钟频率，则时钟周期为250ns。

由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲，它控制着计算机的工作节奏（使计算机的每一步都统一到它的步调上来）。

显然，对同一种机型的计算机，时钟频率越高，计算机的工作速度就越快。

但是，由于不同的计算机硬件电路和器件的不完全相同，所以其所需要的时钟周频率范围也不一定相同。

我们学习的8051单片机的时钟范围是1.2MHz-12MHz。

机器周期:单片机工作时，是一条一条地从RoM中取指令，然后一步一步地执行为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。

例如，取指令、存储器读、存储器写等，这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既单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。

—个机器周期包括12个时钟周期。

如果一个单片机选择了12MHZ晶振，它的时钟周期是1／12us，也是一个晶振周期。

它的一个机器周期是12×(1／12)us，也就是1us。

机器周期不仅对于指令执行有着重要的意义，而且机器周期也是单片机定时器和计数器的时间基准。

例如一个单片机选择了12MHZ晶振，那么当定时器的数值加1时，实际经过的时间就是1us，这就是单片机的定时原理。

MCS-51单片机的指令时序发布时间：2007-3-28 浏览次数：43 次【字体：大中小】【打印】【关闭】时序是用定时单位来描述的，MCS-51的时序单位有四个，它们分别是节拍、状态、机器周期和指令周期，接下来我们分别加以说明。

节拍与状态：我们把振荡脉冲的周期定义为节拍（为方便描述，用P表示），振荡脉冲经过二分频后即得到整个单片机工作系统的时钟信号，把时钟信号的周期定义为状态（用S表示），这样一个状态就有两个节拍，前半周期相应的节拍我们定义为1(P1)，后半周期对应的节拍定义为2(P2)。

机器周期：MCS-51有固定的机器周期，规定一个机器周期有6个状态，分别表示为S1-S6，而一个状态包含两个节拍，那么一个机器周期就有12个节拍，我们可以记着S1P1、S1P2……S6P1、S6P2，一个机器周期共包含12个振荡脉冲，即机器周期就是振荡脉冲的12分频，显然，如果使用6MHz的时钟频率，一个机器周期就是2us，而如使用12MHz 的时钟频率，一个机器周期就是1us。

指令周期：执行一条指令所需要的时间称为指令周期，MCS-51的指令有单字节、双字节和三字节的，所以它们的指令周期不尽相同，也就是说它们所需的机器周期不相同，可能包括一到四个不等的机器周期（这些内容，我们将在下面的章节中加以说明）。

MCS-51的指令时序：MCS-51指令系统中，按它们的长度可分为单字节指令、双字节指令和三字节指令。

执行这些指令需要的时间是不同的，也就是它们所需的机器周期是不同的，有下面几种形式：单字节指令单机器周期单字节指令双机器周期双字节指令单机器周期双字节指令双机器周期三字节指令双机器周期单字节指令四机器周期(如单字节的乘除法指令)下图是MCS-51系列单片机的指令时序图：上图是单周期和双周期取指及执行时序，图中的ALE脉冲是为了锁存地址的选通信号，显然，每出现一次该信号单片机即进行一次读指令操作。

从时序图中可看出，该信号是时钟频率6分频后得到，在一个机器周期中，ALE信号两次有效，第一次在S1P2和S2P1期间，第二次在S4P2和S5P1期间。