单片机的时钟、机器、状态、指令周期如何换算？

一、时钟周期。也称振荡周期，定义为时钟频率的倒数
   如果晶振的输出没有经过分频或倍频就直接作为cpu的工作时钟，则时钟周期就等于晶振的振荡周期；如果晶振的输出经过分频或倍频后作为cpu的工作时钟，则时钟周期就是分频或倍频后的。即时钟周期是CPU的实际工作频率的倒数。
它是单片机中最基本的、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。对于不分频倍频的单片机来讲，若采用了1MHz的时钟频率，则时钟周期就是1μs;若采用4MHz的时钟频率，则时钟周期就是250us。由于时钟脉冲是CPU的基本工作脉冲，它控制着CPU的工作节奏(使CPU的每一步都统一到它的步调上来)。显然，对同一种单片机，时钟频率越高，单片机的工作速度就越快。
比如，一个8051单片机外接一个8MHz的晶振，晶振不分频也不倍频，直接用于CPU的工作，那么此8051单片机的时钟频率就位1/8(us)；同样，一个STM32F10XD的单片机外接一个8MHz的晶振，晶振倍频7倍，即72MHz,然后用于CPU的工作，那么此STM32F10XD的时钟频率为1/72(us)。但是，由于不同的单片机其内部硬件电路和电气结构不完全相同，所以其所需要的时钟频率范围也不一定相同。
我们使用的STC89C系列单片机的时钟范围约在1MHz~ 40MHz。STM32F1系列单片机的系统时钟范围一般则在16~128MHZ

二、机器周期
  在计算机中, 为了便于管理, 通常把一条指令的执行划分为若干个阶段, 每一个阶段完成一项基本任务，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为机器周期。一般情况下，一个机器周期由若干个状态周期（时钟周期）组成。
  8051系列单片机的一个机器周期由6个状态周期组成， 1个状态周期=2个时钟周期，所以8051单片机的一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。

三、指令周期
  指令周期是执行一条指令所需要的时间，即CPU从内存取出一条指令并执行这条指令的时间总和。一般由若干个机器周期组成，从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间。指令不同，所需的机器周期数也不同。
  对于一些简单的的单字节指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即译码执行，不再需要其它的机器周期。对于一些比较复杂的指令，例如转移指令、乘法指令，则需要两个或者两个以上的机器周期。通常含一个机器周期的指令称为单周期指令，包含两个机器周期的指令称为双周期指令。

                                                 时钟周期 = 晶振的震荡周期（无分频或倍频）
                                                 时钟频率（决定单片机工作速度） = 时钟周期的倒数
                                                 1个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期
                                                 1个状态周期=2个时钟周期
                                                 一个指令周期含有1~4个机器周期。