时钟周期、状态周期、机器周期、指令周期、12T、6T、1T 之间关系

参考答案习题一一、选择题 1 (A ) 2(C ) 3( C ) 4( B ) 5(C) 6( B) 7(D)二、简答题1．什么是微处理器？微处理器由几部分组成？微处理器的工作过程是什么？答：微处理器最初定义是将CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)是指由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理机部件，它是计算机系统的核心或“大脑”，支配整个计算机系统工作。

微处理器主要由运算器、控制器、寄存器组及内部总线。

微处理器的工作过程就是执行程序的过程，而执行程序就是逐步执行一条条指令的过微处理器仅能识别机器指令，需使用各种编译器将由高级程序设计语言编制的程序转机器指令构成的程序。

2.简述Intel公司生产的几种不同微处理器的功能特性？答：Intel公司在不同时间推出的不同处理器之间的差异见表1-1。

3.什么是单片机？它由哪几部分组成？什么是单片机应用系统？答：将中央处理器（CPU）、存储器（Memory）及输入/输出单元（I/O）集成在一小块硅片上，如图1-2所示，这样一块芯片就具有了计算机的功能属性，因而被称为微型单片计算机，简称单片机。

4.简述单片机设计开发的常用工具。

答：根据单片机系统的组成是由单片机系统程序设计和单片机系统硬件组成，所以常用工具分为软件开发工具和硬件开发工具，其常用软件开发工具有Kei开发软件、WAVE开发软件、字库设计软件和Proteus仿真软件；常用的硬件工具有编程器、仿真器、逻辑分析仪等。

5.简述51单片机与52单片机的主要区别。

答：51单片机和52单片机的主要区别见表1-2.习题二1.8086 CPU由哪两部分组成？它们的主要功能是什么？两者如何配合工作的？参考答案：8086 CPU由总线接口部件BIU和执行部件EU组成。

BIU负责完成微处理器与存储器、I/O设备之间的信息传送，具体包括读取指令、读取操作数和存储结果。

通8051传统I/O口）。可设置成四种模式：准双向口、弱上拉、 强推挽和强上拉，每个I/O口驱动能力均可达到20mA。
STC12C5A60S2主要指标 2
ISP（在系统可编程）/ IAP（在应用可编程） 。 时钟源：外部高精度晶体和内部R/C振荡器 。 共4个16位定时器。两个与传统8051兼容的16位定时器/计数器
P1.5 ADC5
MOSI
P1.6 ADC6
MISO
P1.7 ADC7 SCLK
功能说明
标准I/O口 PORT1[5] ADC 输入通道-5 SPI同步串行接口的主出从入(主器件 的输出和从器件的输入) 标准I/O口 PORT1[6] ADC 输入通道-6 SPI同步串行接口的主入从出(主器件 的输入和从器件的输出) 标准I/O口 PORT1[7] ADC 输入通道-7 SPI同步串行接口的时钟信号
0和1，没有定时器2，但有独立波特率发生器，再加上2路PCA 模块可再实现2个16位定时器。 3个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1 的溢出在P3.5/T1输出时钟，独立波特率发生器可以在P1.0口 输出时钟。
STC12C5A60S2主要指标3
外部中断I/O口7路：除了传统的下降沿中断或低电平触发中断 外，新增支持上升沿中断的PCA模块。
P1.1 标准I/O口 PORT1[1]
2
P1.1/ADC1
ADC1 ADC 输入通道-1
P1.2 标准I/O口 PORT1[2]
3
P1.2/ADC2/E ADC2 ADC 输入通道-2
CI/RxD2
ECI PCA计数器的外部脉冲输入脚
RxD2 第二串口数据接收端
（三）单片机引脚功能及最小系统

摩尔定律：对集成电路上可容纳的晶体管数目、性能和价格等发展趋势的预测，其主要内容是：成集电路上可容纳的晶体管数量每18个月翻一番，性能将提高一倍，而其价格将降低一半。

主存: 计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取。

控制器：计算机的指挥中心，它使计算机各部件自动协调地工作。

时钟周期：时钟周期是时钟频率的倒数，也称为节拍周期或T周期，是处理操作最基本的时间单位。

多核处理器：多核处理器是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。

字长：运算器一次运算处理的二进制位数。

存储容量: 存储器中可存二进制信息的总量。

CPI：指执行每条指令所需要的平均时钟周期数。

MIPS：用每秒钟执行完成的指令数量作为衡量计算机性能的一个指标，该指标以每秒钟完成的百万指令数作为单位。

CPU时间：计算某个任务时CPU实际消耗的时间，也即CPU真正花费在某程序上的时间。

计算机系统的层次结构：计算机系统的层次结构由多级构成，一般分成5级，由低到高分别是：微程序设计级，机器语言级，操作系统级，汇编语言级，高级语言级。

基准测试程序：把应用程序中使用频度最高的那那些核心程序作为评价计算机性能的标准程序。

软/硬件功能的等价性：从逻辑功能的角度来看，硬件和软件在完成某项功能上是相同的，称为软/硬件功能是等价的，如浮点运算既可以由软件实现，也可以由专门的硬件实现。

固件：是一种软件的固化，其目的是为了加快软件的执行速度。

可靠性：可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。

产品可靠性定义的要素是三个“规定”：“规定条件”、“规定时间”和“规定功能”。

MTTF：平均无故障时间，指系统自使用以来到第一次出故障的时间间隔的期望值。

MTTR：系统的平均修复时间。

MTBF：平均故障间隔时间，指相邻两次故障之间的平均工作时间。

可用性：指系统在任意时刻可使用的概率，可根据MTTF、MTTR和MTBF等指标计算处系统的可用性。

指令周期，cpu周期，节拍周期之间的关系?周期：就是时间，完成一次任务的时间指令周期是执行一条指令所需要的时间，即CPU从内存取出一条指令并执行这条指令的时间总和。

一般由若干个机器周期组成，从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间。

指令不同，所需的机器周期数也不同。

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。

CPU周期又称机器周期，CPU周期定义为从内存读取一条指令字的最短时间。

一个指令周期常由若干CPU周期构成。

时钟周期（节拍周期）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。

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。

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）。

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（时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M的晶振，它的时钟周期就是1/12us），是计算机中的最基本的、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。