【RTOS】指令时间

对比300Mhz与400Mhz单板

一、固定前提:计算时钟周期

时钟周期 T=1/300 MHz ​=1/300×106 Hz1≈3.333 ns这是固定值

300 MHz 单板的每一个时钟滴答约为 3.33 纳秒。

时钟周期 T=1/400 MHz=2.5 ns(固定)

400 MHz 单板的每一个时钟滴答约为 2.5 纳秒。

二、关键变量:CPI(每条指令的时钟周期数)

单指令的实际耗时 = CPI * T

理想流水线 RISC(无阻塞)

1

≈ 3.33 ns

如 ARM Cortex-M0/M4 的简单算术指令(add、mov),流水线无阻塞

典型 RISC 访存指令(缓存命中)

2~3

≈ 6.67~10 ns

寄存器→内存读写(如 LDR/STR),缓存命中时无额外延时

分支指令(预测失败)

5~10

≈ 16.67~33.33 ns

如 if-else 跳转失败,流水线需清空重填(Cortex-M 系列典型值)

复杂指令(乘法 / 除法)

10~50

≈ 33.33~166.67 ns

无硬件乘法器时,除法指令 CPI 可能达 50+;有硬件加速器则 CPI 可降至 5~10

缓存未命中(访存)

30~100

≈ 100~333.33 ns

需访问外部 DDR/Flash,延时取决于存储芯片速度

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