什么是時鐘

　　從 CPU 的時鐘說起。

　　計算機是一個十分復(fù)雜的電子設(shè)備。它由各種集成電路和電子器件組成，每一塊集成電路中都集成了數(shù)以萬計的晶體管和其他電子元件。這樣一個十分龐大的系統(tǒng)，要使它能夠正常地工作，就必須有一個指揮，對各部分的工作進行協(xié)調(diào)。各個元件的動作就是在這個指揮下按不同的先后順序完成自己的操作的，這個先后順序我們稱為時序。時序是計算機中一個非常重要的概念，如果時序出現(xiàn)錯誤，就會使系統(tǒng)發(fā)生故障，甚至造成死機。那么是誰來產(chǎn)生和控制這個操作時序呢？這就是“時鐘”。“時鐘”可以認(rèn)為是計算機的“心臟”，如同人一樣，只有心臟在跳動，生命才能夠繼續(xù)。不要把計算機的“時鐘”等同于普通的時鐘，它實際上是由晶體振蕩器產(chǎn)生的連續(xù)脈沖波，這些脈沖波的幅度和頻率是不變的，這種時鐘信號我們稱為外部時鐘。它們被送入 CPU 中，再形成 CPU 時鐘。不同的 CPU，其外部時鐘和 CPU 時鐘的關(guān)系是不同的，下表列出了幾種不同 CPU 外部時鐘和 CPU 時鐘的關(guān)系。

　　CPU 時鐘周期通常為節(jié)拍脈沖或Ｔ周期，它是處理操作的最基本的單位。

　　在微程序控制器中，時序信號比較簡單，一般采用節(jié)拍電位——節(jié)拍脈沖二級體制。就是說它只要一個節(jié)拍電位，在節(jié)拍電位又包含若干個節(jié)拍脈沖（時鐘周期）。節(jié)拍電位表示一個ＣＰＵ周期的時間，而節(jié)拍脈沖把一個ＣＰＵ周期劃分為幾個叫較小的時間間隔。根據(jù)需要這些時間間隔可以相等，也可以不等。指令周期是取出并執(zhí)行一條指令的時間。指令周期常常有若干個ＣＰＵ周期，ＣＰＵ周期也稱為機器周期，由于ＣＰＵ訪問一次內(nèi)存所花費的時間較長，因此通常用內(nèi)存中讀取一個指令字的最短時間來規(guī)定ＣＰＵ周期。這就是說，這就是說一條指令取出階段（通常為取指）需要一個ＣＰＵ周期時間。而一個ＣＰＵ周期時間又包含若干個時鐘周期（通常為節(jié)拍脈沖或Ｔ周期，它是處理操作的最基本的單位）。這些時鐘周期的總和則規(guī)定了一個ＣＰＵ周期的時間寬度。

　　系統(tǒng)時鐘的選擇是在啟動時進行，復(fù)位時內(nèi)部 16MHZ 的 RC 振蕩器被選為默認(rèn)的 CPU 時鐘，隨后可以選擇外部的、具失效監(jiān)控的 4-26MHZ 時鐘；當(dāng)檢測到外部時鐘失效時，它將被隔離，系統(tǒng)將自動地切換到內(nèi)部的 RC 振蕩器。