时钟周期，机器周期，指令周期

做嵌入式开发，之前追求的是懂得越多越好，最近的一段时间的经历给自己提示，作为一个工程师，不仅面要广，而且深度也必须到位。工作与信息安全相关，涉及一些加密算法，平时都用协处理器来做，根本不用去优化代码，最近想要不把加密算法实现在DSP上看看在DSP上的计算速度与协处理器相比会怎样。
因此查了一些资料，看为什么DSP会比单片机快，其中涉及一些机器周期指令周期的内容，百度了一下，查到相关资料，看到都是之前课本上讲过的，之前都没有注意过，现在记录下来，以供以后随时查看。
原文地址：https://zhidao.baidu.com/question/281443102.html

时钟周期/震荡周期：
时钟周期又叫震荡周期、节拍周期，定义为时钟晶振频率的倒数，时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。例如晶振为12M，则时钟周期为1/12us。又可以被定义为节拍。

机器周期：
在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。例如，取指令、存储器读、存储器写等，这每一项工作称为一个基本操作。完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。一般情况下，一个机器周期由若干个S周期（状态周期）组成。比如，取值周期，取数周期。在80C51内部，机器周期一般包括12个时钟周期。例如24M的晶振，机器周期为12/24M秒。

指令周期：
指令周期是指取出并完成一条指令所需的时间，一般由若干个机器周期组成，分为单周期指令，双周期指令和多周期指令。
对于一些简单的单字节指令，在取指令在后期中，指令取出到指令寄存器后，立即译码执行，不再需要其他的机器周期。对于一些比较复杂的指令，例如转移指令、乘法指令、则需要两个或两个以上的机器周期。

之前看到一款安全芯片提到 指令周期为一个系统时钟周期，开始不是特别明白，后来查阅网上的资料，资料里面讲到：
单周期指令的CPU一般都是基于RISC架构的，像ARM，AVR这样的，指令集中抛弃那些复杂的指令，对于一条指令来说5个阶段是串行执行，但这5个功能单元是并行运行的。
单周期指令是指流水线处理，像CPU中的RISC架构/DSP处理器等。流水线处理一般把一条指令分为多级（大多都在5-7级），每一级都可以并行执行（总线和存储器不发生冲突时）。实际上执行一条指令需要多个指令周期，由于单周期内也有多条指令处于执行的不同阶段，平均下来相当于单周期指令。

这样看起来，就大概知道为什么DSP快了，它是单周期指令的。
当然还会有一些别的设计在里面。

要想把算法集成到DSP中使其运算的快，还要代码放到内部RAM中运行，代码算法优化，或者用汇编编写等各个方面。