計算機系統中幾個週期的區別、微指令與機器指令關係
小磊oye
時鐘週期，一般也稱振盪週期（如果晶振的輸出沒有經過分頻就直接作為cpu的工作時鐘，則時鐘週期就等於振盪週期）。通常成為節拍脈衝或者t週期，它是cpu處理操作的最基本單位。
機器週期，一般也成為cpu週期，由於cpu的內部操作很快，而cpu訪問一次記憶體的時間較長，因此通常用記憶體中讀取乙個指令字最短的時間來規定cpu週期。也就是說，一條指令的取出階段（通常稱為取指）需要乙個cpu週期。而乙個cpu週期時間又包含有若干個時鐘週期。但是，必須指出，對於cpu週期的規定在各種計算機中不盡相同。
指令週期：cpu每取出並執行一條指令，都要完成一系列的操作，這一系列的操作所需要的時間通常叫做乙個指令週期。更簡單地說，指令週期是取出並執行一條指令的時間。由於各種指令的操作功能不同，有的簡單，有的複雜，因此各種指令週期是不盡相同的。例如。一條訪內指令的指令週期，同一條非訪內指令的指令週期是不同的。
微指令週期：在序列方式的微程式控制器中，微指令週期等於讀出微指令的時間加上執行該條微指令的時間。為了保證整個機器的控制訊號的同步，可以將乙個微指令週期設計的恰好和cpu週期時間相等。
匯流排週期：它由乙個位址週期和乙個或者多個資料週期組成。cpu在執行指令過程中，凡需執行訪問儲存器或訪問i/o埠的操作都統一交給biu的外部匯流排完成，進行一次訪問（訪問乙個位元組）所需的時間稱為乙個匯流排週期。一般乙個基本的匯流排週期由4個時鐘週期組成。
匯流排週期詳解：8086cpu
與儲存器
或外部裝置通訊，是通過20位分時多路復用位址
／資料匯流排
來實現的。為了取出指令
或傳輸資料，cpu要執行乙個匯流排週期。
我們通常把8086cpu經外部匯流排對儲存器或i／o埠進行一次資訊的輸入或輸出過程，稱為匯流排操作。而把執行該操作所需要的時間，稱為匯流排週期或匯流排操作週期。由於匯流排週期全部由blu
來完成，所以也把匯流排週期稱為biu匯流排週期。 8086的匯流排週期至少由4個時鐘週期組成。每個時鐘週期稱為t狀態，用t1、t2、t3和t4表示。在t1狀態期間，cpu將儲存位址或i／o埠
的位址置於匯流排上。若要將資料寫入儲存器或i／o裝置，則在t2～t4這段時間內，要求cpu在匯流排上一直保持要寫的資料；若要從儲存器或i／o裝置讀入資訊，則cpu在t3～t4狀態由儲存器或i／o裝置置於匯流排上的資訊。 biu只有在下列情況下，執行乙個匯流排週期： ①在指令的執行過程中，根據指令的需要，由執行單元eu，請求biu執行乙個匯流排週期。例如，取運算元或存放指令執行結果等。 ②當指令佇列暫存器已經空出兩個位元組，biu必須填寫指令佇列的時候。這樣，在這兩匯流排操作週期之間，就有可能存在著biu不執行任何操作的時鐘週期。
在兩個匯流排週期之間，存在著biu不執行任何操作的時鐘週期，這些不起作用的時鐘週期稱為空閒狀態，用ti表示。空閒狀態可以由幾種情況引起。例如，當8086cpu的把匯流排的主控權交給協處理機
的時候；當8086執行一條長指令--16位的乘法指令mul
，或除法指令
div的時候（mul的執行時間為124時鐘週期＋ea，div的執行時間為155時鐘週期＋ea）。這時biu有相當長的一段時間不執行任何操作，其時鐘週期處於空閒狀態。 8086的匯流排週期中，除了空閒狀態ti以外，還有一種等待狀態tw。
8086cpu與慢速的儲存器
和i／o接**換資訊時，為了防止丟失資料，在匯流排週期的t3和t4之間插入一些必要的等待狀態tw，用來給予必要的時間補償。在等待狀態期間，匯流排上的資訊保持不變，其他一些控制訊號也都保持不變。
在cpu當中，一般操作控制器根據設計方式的不同，操作控制器可以分為硬佈線控制器，微程式控制器，以及前兩種的綜合方式的控制器。操作控制器的功能就是根據操作碼和時序產生器產生的時序訊號，產生各種操作控制訊號，以便正確地建立資料通路（通常把許多暫存器之間傳送資訊的通路成為資料通路，資訊從什麼地方開始，中間經過哪個暫存器或者多路開關，最後傳到哪個暫存器，都由操作控制器控制完成），從而完成取指令和執行指令的控制。
微程式設計技術是利用軟體方式來設計硬體的一門技術。微程式控制的基本思想是仿照通常的解題程式方式，把操作控制訊號編成所謂的「微指令」，存放到乙個唯讀儲存器中。當機器執行時候，一條又一條地讀出這些微指令，從而產生全機所需要的各種操作控制訊號，使相應部件執行所規定的操作。
微指令和微操作
一台數字計算機基本上可以劃分為兩大部分---控制部件和執行部件。控制器就是控制部件，而運算器、儲存器、外圍裝置相對控制器來說就是執行部件。那麼兩者是這麼聯絡的呢？控制部件與執行部件的一種聯絡就是通過控制線。控制部件通過控制線向執行部件發出各種控制命令，通常這種控制命令叫做微命令，而執行部件接受微命令後所執行的操作就叫做微操作。控制部件與執行部件之間的另一種聯絡就是反饋資訊。執行部件通過反饋線向控制部件反映操作情況，以便使得控制部件根據執行部件的狀態來下達新的微命令，這也叫做「狀態測試」。微操作在執行部件中是組基本的操作。由於資料通路的結構關係，微操作可分為相容性和相斥性兩種。
在機器的乙個cpu週期中，一組實現一定操作功能的微命令的組合，構成一條微指令。一般的微指令格式由操作控制和順序控制兩部分構成。操作控制部分用來發出管理和指揮全機工作的控制訊號。其順序控制部分用來決定產生下乙個微指令的位址。事實上一條機器指令的功能是由許多條微指令組成的序列來實現的。這個微指令序列通常叫做微程式。既然微程式是有微指令組成的，那麼當執行當前的一條微指令的時候。必須指出後繼微指令的位址，以便當前一條微指令執行完畢以後，取下一條微指令執行。
機器指令和微指令的關係歸納如下：
1.一條機器指令對應乙個微程式，這個微程式是由若干條微指令構成的。因此，一條機器指令的功能是若干條微指令組成的序列來實現的。簡而言之，一條機器指令所完成的操作劃分成若干條微指令來完成，由微指令進行解釋和執行。
2.從指令與微指令，程式與微程式，位址與微位址的一一對應關係上看，前者與記憶體儲器有關，而後者與控制儲存器（它是微程式控制器的一部分。微程式控制器主要由控制儲存器、微指令暫存器和位址轉移邏輯三部分組成。其中，微指令暫存器又分為微位址暫存器和微命令暫存器兩部分）有關，與此相關也有相對應的硬裝置。
3.從一般指令的微程式執行流程圖可以看出。每個cpu週期就對於一條微指令。這就告訴我們怎麼設計微程式，也將使得我們進一步體驗到機器指令很微指令的關係。
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