系統時鐘決定了CPU執行指令的時候

CPU的主頻大家都知道吧，記得上大學那會裝的第一臺電腦用的是433MH主頻的CPU。現在主流CPU主頻一般是3GHz，運算速度已經提升了很多個數量級了。單片機集成了CPU、RAM、ROM等，它的內部也有一個CPU。

單片機的時鐘周期、狀態周期、機器周期、指令周期是什么？

不同架構單片機的時鐘周期、狀態周期、機器周期、指令周期是不一樣的，以8051單片機為例：

時鐘周期：時鐘振蕩的周期叫做時鐘周期，如果使用外部晶振作為系統時鐘，晶振產生的一個振蕩脈沖叫做一個時鐘周期。

狀態周期：一個時鐘周期定義為一個節拍，兩個節拍定義為一個狀態周期（可以用S表示），所以一個狀態周期等于兩個時鐘周期。

機器周期：機器周期是指令周期的最小單位，它是讀取一條指令的最短時間，一個機器周期等于6個狀態周期。

指令周期：一條指令包括了一個或者多個機器周期，不同指令所需要的機器周期是不一樣的，單周期指令只需要一個機器周期，多周期指令就需要多個機器周期。

由此可見，不管是單周期指令還是多周期指令，它的執行最終還是與時鐘周期相關的。

最簡單的指令（單周期指令）它需要12個時鐘周期。

單片機時鐘決定了指令程序執行時間

我們編寫的單片機程序，最終會由編譯器翻譯為匯編語言，最后編譯為機器代碼下載到單片機的RoM中去，單片機上電時就會讀取并執行ROM的程序。以8051單片機為例：

單周期指令需要12個時鐘周期，雙周期指令需要24個時鐘周期。假如我們使用24MHz的晶振作為系統時鐘，那么12個時鐘周期的時間為0.5us（納秒），也就是說執行一條單周期指令需要0.50（納秒）；如果把晶振改為12MHz，12個時鐘周期的時間為1us（納秒），執行一條單周期指令需要1us（納秒）；

程序的執行就是依靠芯片的時鐘的。

單片機時鐘選擇：內部時鐘源，外部時鐘源

一般單片機系統時鐘是可以選擇內部時鐘或者是外部時鐘的。根據不同的應用需求去具體選擇。例如一些小項目對精度的要求不是很大，是可以選擇使用內部時鐘的，這樣可以降低些成本，省去了外部時鐘電路。但精度，穩定度要求較高，就需要選型高可靠質量的外部晶振和與晶振匹配的電容，一起組成外部時鐘源。

芯片內部時鐘源：一般是內部RC時鐘，也就是由內部電阻電容組成的震蕩電路。時鐘的精度，穩定度都不是太好，容易受到外界溫度濕度的影響。所以每個芯片內部時鐘源都是不一樣的，都會有一定差異性。但這個差異性在一定的應用中根本感覺不到。感覺不到是由于一般芯片的運行系統時鐘都是幾MHZ-幾十MHZ的頻率。即便出現一定的偏差，但這個偏差和總時鐘幾十MHZ相比，還是相當小的。 一般內部RC的精度是幾十ppm-幾百ppm。1PPM的意義是1MHZ會偏差個正負1HZ。

芯片外部時鐘源：晶振和匹配電容。外部晶振的精度5ppm-20ppm。根據性能要求可具體選擇相應參數。

綜上：單片機的時鐘變慢是會影響運行速度的，不僅時鐘有可能變慢，還是有可能變快的。但這個快慢的差異對程序的影響會不會帶來一些錯誤的執行，還需要具體分析程序實現的功能和邏輯。但一般技術的實現都已經考慮了允許誤差。