MCS-51單片機的指令時序

時序是用定時單位來描述的，ｍｃｓ－５１的時序單位有四個，它們分別是節(jié)拍、狀態(tài)、機器周期和指令周期，接下來我們分別加以說明?！　　す?jié)拍與狀態(tài)：　　我們把振蕩脈沖的周期定義為節(jié)拍（為方便描述，用ｐ表示），振蕩脈沖經過二分頻后即得到整個單片機工作系統(tǒng)的時鐘信號，把時鐘信號的周期定義為狀態(tài)（用ｓ表示），這樣一個狀態(tài)就有兩個節(jié)拍，前半周期相應的節(jié)拍我們定義為１（ｐ１），后半周期對應的節(jié)拍定義為２（ｐ２）?！　　C器周期：　?。恚悖螅担庇泄潭ǖ臋C器周期，規(guī)定一個機器周期有６個狀態(tài)，分別表示為ｓ１－ｓ６，而一個狀態(tài)包含兩個節(jié)拍，那么一個機器周期就有１２個節(jié)拍，我們可以記著ｓ１ｐ１、ｓ１ｐ２……ｓ６ｐ１、ｓ６ｐ２，一個機器周期共包含１２個振蕩脈沖，即機器周期就是振蕩脈沖的１２分頻，顯然，如果使用６ｍｈｚ的時鐘頻率，一個機器周期就是２ｕｓ，而如使用１２ｍｈｚ的時鐘頻率，一個機器周期就是１ｕｓ?！　　ぶ噶钪芷冢骸　?zhí)行一條指令所需要的時間稱為指令周期，ｍｃｓ－５１的指令有單字節(jié)、雙字節(jié)和三字節(jié)的，所以它們的指令周期不盡相同，也就是說它們所需的機器周期不相同，可能包括一到四個不等的機器周期（這些內容，我們將在下面的章節(jié)中加以說明）。　　·ｍｃｓ－５１的指令時序：　?。恚悖螅担敝噶钕到y(tǒng)中，按它們的長度可分為單字節(jié)指令、雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令。執(zhí)行這些指令需要的時間是不同的，也就是它們所需的機器周期是不同的，有下面幾種形式：　　·單字節(jié)指令單機器周期　　·單字節(jié)指令雙機器周期　　·雙字節(jié)指令單機器周期　　·雙字節(jié)指令雙機器周期　　·三字節(jié)指令雙機器周期　　·單字節(jié)指令四機器周期（如單字節(jié)的乘除法指令）　　下圖是ｍｃｓ－５１系列單片機的指令時序圖：　　上圖是單周期和雙周期取指及執(zhí)行時序，圖中的ａｌｅ脈沖是為了鎖存地址的選通信號，顯然，每出現一次該信號單片機即進行一次讀指令操作。從時序圖中可看出，該信號是時鐘頻率６分頻后得到，在一個機器周期中，ａｌｅ信號兩次有效，第一次在ｓ１ｐ２和ｓ２ｐ１期間，第二次在ｓ４ｐ２和ｓ５ｐ１期間?！　〗酉聛砦覀兎謩e對幾個典型的指令時序加以說明?！　　巫止?jié)單周期指令：　　單字節(jié)單周期指令只進行一次讀指令操作，當第二個ａｌｅ信號有效時，ｐｃ并不加１，那么讀出的還是原指令，屬于一次無效的讀操作?！　　るp字節(jié)單周期指令：　　這類指令兩次的ａｌｅ信號都是有效的，只是第一個ａｌｅ信號有效時讀的是操作碼，第二個ａｌｅ信號有效時讀的是操作數?！　　巫止?jié)雙周期指令：　　兩個機器周期需進行四讀指令操作，但只有一次讀操作是有效的，后三次的讀操作均為無效操作?！　巫止?jié)雙周期指令有一種特殊的情況，象ｍｏｖｘ這類指令，執(zhí)行這類指令時，先在ｒｏｍ中讀取指令，然后對外部數據存儲器進行讀或寫操作，頭一個機器周期的第一次讀指令的操作碼為有效，而第二次讀指令操作則為無效的。在第二個指令周期時，則訪問外部數據存儲器，這時，ａｌｅ信號對其操作無影響，即不會再有讀指令操作動作。　　上頁的時序圖中，我們只描述了指令的讀取狀態(tài)，而沒有畫出指令執(zhí)行時序，因為每條指令都包含了具體的操作數，而操作數類型種類繁多，這里不便列出，有興趣的讀者可參閱有關書籍。　　·外部程序存儲器（ｒｏｍ）讀時序　　右圖８０５１外部程序存儲器讀時序圖，從圖中可看出，ｐ０口提供低８位地址，ｐ２口提供高８位地址，ｓ２結束前，ｐ０口上的低８位地址是有效的，之后出現在ｐ０口上的就不再是低８位的地址信號，而是指令數據信號，當然地址信號與指令數據信號之間有一段緩沖的過度時間，這就要求，在ｓ２其間必須把低８位的地址信號鎖存起來，這時是用ａｌｅ選通脈沖去控制鎖存器把低８位地址予以鎖存，而ｐ２口只輸出地址信號，而沒有指令數據信號，整個機器周期地址信號都是有效的，因而無需鎖存這一地址信號。　　從外部程序存儲器讀取指令，必須有兩個信號進行控制，除了上述的ａｌｅ信號，還有一個ｐｓｅｎ（外部ｒｏｍ讀選通脈沖），上圖顯然可看出，ｐｓｅｎ從ｓ３ｐ１開始有效，直到將地址信號送出和外部程序存儲器的數據讀入ｃｐｕ后方才失效。而又從ｓ４ｐ２開始執(zhí)行第二個讀指令操作?！　　ね獠繑祿鎯ζ鳎ǎ颍幔恚┳x時序　　右圖８０５１外部數據存儲器讀寫時序圖，從ｒｏｍ中讀取的需執(zhí)行的指令，而ｃｐｕ對外部數據存儲的訪問是對