目錄1、關于時鐘周期、機器周期和指令周期2、堆棧相關3、臨界區(qū)你應該知道的一切

1、單片機的時鐘周期是什么？機器周期？指令周期？它們之間是什么關系？

2、堆棧的工作原理是什么，都有什么操作流程？

3、什么是臨界區(qū)，臨界區(qū)有什么用處？

解析：

1、關于時鐘周期、機器周期和指令周期

時鐘周期也稱為振蕩周期，定義為時鐘脈沖的倒數(shù)（可以這樣來理解，時鐘周期就是單片機外接晶振的倒數(shù)，例如12M的晶振，它的時間周期就是1/12 us），是計算機中基本的、小的時間單位。

在一個時鐘周期內(nèi)，CPU僅完成一個基本的動作。對于某種單片機，若采用了1MHZ的時鐘頻率，則時鐘周期為1us；若采用4MHZ的時鐘頻率，則時鐘周期為250us。由于時鐘脈沖是計算機的基本工作脈沖，它控制著計算機的工作節(jié)奏（使計算機的每一步都統(tǒng)一到它的步調上來）。顯然，對同一種機型的計算機，時鐘頻率越高，計算機的工作速度就越快。但是，由于不同的計算機硬件電路和器件的不完全相同，所以其所需要的時鐘周頻率范圍也不一定相同。我們學習的8051單片機的時鐘范圍是1.2MHz-12MHz。

在8051單片機中把一個時鐘周期定義為一個節(jié)拍（用P表示），二個節(jié)拍定義為一個狀態(tài)周期（用S表示）。

機器周期

在計算機中，為了便于管理，常把一條指令的執(zhí)行過程劃分為若干個階段，每一階段完成一項工作。例如，取指令、存儲器讀、存儲器寫等，這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。一般情況下，一個機器周期由若干個S周期（狀態(tài)周期）組成。8051系列單片機的一個機器周期同6個S周期（狀態(tài)周期）組成。前面已說過一個時鐘周期定義為一個節(jié)拍（用P表示），二個節(jié)拍定義為一個狀態(tài)周期（用S表示），8051單片機的機器周期由6個狀態(tài)周期組成，也就是說一個機器周期=6個狀態(tài)周期=12個時鐘周期。

指令周期

指令周期是執(zhí)行一條指令所需要的時間，一般由若干個機器周期組成。指令不同，所需的機器周期數(shù)也不同。對于一些簡單的的單字節(jié)指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即譯碼執(zhí)行，不再需要其它的機器周期。對于一些比較復雜的指令，例如轉移指令、乘法指令，則需要兩個或者兩個以上的機器周期。

通常含一個機器周期的指令稱為單周期指令，包含兩個機器周期的指令稱為雙周期指令。

2、堆棧相關

堆棧是內(nèi)存中一段連續(xù)的存儲區(qū)域，用來保存一些臨時的數(shù)據(jù)，比如，可以保存中斷指令INT中的標志寄存器值、代碼段寄存器CS值、指令指針寄存器IP值；還可以用以RET指令從中可以得到返回的地址；堆棧還可以保存其他的數(shù)據(jù)等等。

在匯編語言中堆棧操作由PUSH、POP兩條指令來完成。它的操作數(shù)均為子類型[兩個字節(jié)]進行操作。

程序內(nèi)存可以分為：堆區(qū)、棧區(qū)、全局區(qū)、程序代碼區(qū)、文字常亮區(qū)。在一個程序編譯完后，已經(jīng)為全局變量、靜態(tài)變量分配好內(nèi)存空間，所以在函數(shù)運行的時候，程序內(nèi)存要為局部變量非配好棧空間，當中斷來時，也需要把函數(shù)指針入棧，用來保護當前的情況（保護現(xiàn)場），以便于中斷處理完之后可以再回到之前的函數(shù)。

棧是從高到低的分配或者說先進后出（就像子彈夾），堆是從低到高的分配（就是先到先買，后到后買）。在一般的交談中我們所說的堆棧默認為棧（子彈夾）。然而，堆棧可以分為硬堆棧和軟堆棧，硬堆棧就是SP（stack pointer棧頂元素的下一個位置，所以數(shù)據(jù)入棧的時候，SP先加1，再壓入數(shù)據(jù)，出棧時，數(shù)據(jù)先出，然后SP再減1），軟堆棧就是在硬堆棧和全局變量區(qū)之間的空間。

3、臨界區(qū)你應該知道的一切

1.臨界段代碼，也叫臨界區(qū)，是指那些必須完整連續(xù)運行，不可被打斷的代碼段。

2. 讀取或者修改變量（特別是用于任務間通信的全局變量）的代碼，一般來說這是常見的臨界代碼。

調用公共函數(shù)的代碼，特別是不可重入的函數(shù)，如果多個任務都訪問這個函數(shù)，結果是可想而知的。總之，對于臨界段要做到執(zhí)行時間越短越好，否則會影響系統(tǒng)的實時性。

3.中斷處理程序和任務都會訪問的臨界段代碼，需要使用關中斷的方法加以保護；僅由任務訪問的臨界段代碼，可以通過給調度器上鎖的方法來保護。