時鐘周期

時鐘周期也稱為振蕩周期，定義為時鐘脈沖的倒數（時鐘周期就是單片機外接晶振的倒數，例如12M的晶振，它的時鐘周期就是1/12us），是計算機中的最基本的、最小的時間單位。
在一個時鐘周期內，CPU僅完成一個最基本的動作。時鐘脈沖是計算機的基本工作脈沖，控制著計算機的工作節奏。時鐘頻率越高，工作速度就越快。

8051單片機把一個時鐘周期定義為一個節拍（用P表示），二個節拍定義為一個狀態周期（用S表示）。

機器周期

計算機中，常把一條指令的執行過程劃分為若幹個階段，每一個階段完成一項工作。每一項工作稱為一個基本操作，完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期。8051系列單片機的一個機器周期由6個S周期（狀態周期）組成。 一個S周期=2個節拍（P），所以8051單片機的一個機器周期=6個狀態周期=12個時鐘周期。

執行一條指令所需要的時間，一般由若幹個機器周期組成。指令不同，所需的機器周期也不同。

CPU 周期信號、節拍周期信號、節拍脈沖信號三者之間的關系是什麽？

一小塊石英晶體加電後產生壓電反應，在固定頻率振動，產生出電壓按照固定周期變化的脈沖信號。這個高頻率的信號通向分頻器（frequency divider），轉化為比較低頻的信號。

（ http://www.electronics-tutorials.ws/counter/count_1.html ）

以上圖為例，分頻器分出來的信號有四個頻率。題目中所說 CPU周期信號、節拍周期信號、節拍脈沖信號本質上都是時鐘脈沖的不同分頻，主要區別在於用途上。

通常來說，CPU 周期信號最“慢”，它決定 CPU 所處的狀態。CPU 執行一條指令的周期叫做指令周期（instruction cycle），指令周期可以劃分為 fetch、decode、和 execute 三個部分，所以也叫 fetch-decode-execute cycle。假設上圖與 QD 頻率相同的信號有三個，QD1、QD2、QD3，它們分別依次處於高電位，那麽就可以用它們來控制 CPU 處於 fetch、decode、還是 execute 狀態，這就是 CPU 周期信號。

節拍周期信號是控制信號，調整電路的功能。比如，現在 CPU 處於 fetch 狀態，仍舊以上圖為例，假設 QC 這個比 QD “快”的信號有 QC1、QC2、QC3……QCi 個，分別對應電路的不同功能（比如，應該將從內存中取來的數字作為指令解釋，還是送給寄存器存起來），誰處於高電位，CPU 就能執行誰決定的功能。

節拍脈沖信號則是觸發信號，決定電路的實際工作起點。以上圖的 QB 為例，假設 QD1 決定 CPU 處於 fetch 階段，QC1 決定 CPU 的功能是去內存取一個數字，那麽 QB 的上升沿會觸發整個電路切實地執行這個功能。

可以這樣類比：

某診所周一二三門診，周四五看復診病人，周六日不辦公
——對應三個 CPU 周期

診所星期一二三 8:00 開始門診，12:00 午休，13:00 繼續門診，17:00 關門
——對應節拍周期

某個病人星期二 9:00 去看了病
——對應脈沖信號

（註意上面的說法極度簡化，實際的實現要復雜很多，比如振動源不一定是石英，每個 CPU 周期未必等長，CPU 也並不是在某一時刻只能處於單獨一種周期狀態裏（詳見 pipelining），乃至周期層級也未必就是三層等等。）

【轉】時鐘周期,機器周期,指令周期的區別