單片機的存儲器結構

① 分析at89s52單片機的存儲器結構

1．程序存儲器

設計人員編寫的程序存放在微處理器的程序存儲器中。

at89s52具有64kb程序存儲器定址空間，它是用於存放用戶程序、數據和表格等信息，程序存儲器的結構如圖1所示。

圖1 at89s52程序存儲器的結構

at89s52片內片外的程序存儲器在統一邏輯空間中，地址從0000h～ffffh，共有64k位元組范圍。引腳接高電平時，程序從片內程序存儲器0000h開始執行，即訪問片內存儲器。當pc值超出片內rom容量時，會自動轉向片外程序存儲器空間執行。引腳接低電平時，迫使系統全部執行片外程序存儲器0000h開始存放的程序。

2．數據存儲器

at89s52 有256 位元組片內數據存儲器。地址為00h~ffh。這256個單元共分為兩部分。其一是地址從00h~7fh單元（共128個位元組）為用戶數據ram。從80h~ffh地址單元（也是128個位元組）為特殊寄存器（sfr）單元。高128 位元組與特殊功能寄存器重疊，也就是說高128位元組與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。

在00h~1fh共32個單元中被均勻地分為四塊，每塊包含八個8位寄存器，均以r0~r7來命名，稱這些寄存器為通用寄存器。這四塊中的寄存器都稱為r0~r7，利用psw的第3和第4位（rs0和rs1），即可選中這四組通用寄存器。

內部數據存儲器的20h—2fh單元為位定址區，可作為一般單元用位元組定址，也可對它們的位進行定址，位定址區地址如表1所示

表1 ram位定址區地址表

3. 中斷服務程序的入口地址

在程序存儲區中，為中斷服務程序保存了一段中斷服務程序的入口地址：其中一組特殊單元是0003h—0032h，各個單元各有用途，它們被分為六段，每個段8個位元組，專門留給中斷服務程序使用，被稱為中斷矢量區。at89s52共有8個中斷源，6個中斷矢量，它們的定義如下表2所，

表2 中斷服務程序的入口地址

4．特殊功能寄存器sfr（special? function register）

特殊功能寄存器是指有特殊用途的寄存器集合，也稱為專用寄存器，本質上是一些具有特殊功能的片內ram單元，反映單片機的運行狀態，很多功能也通過特殊功能寄存器來定義和控製程序的執行。

at89s52單片機內部高128（80～ffh）地址分配給特殊功能寄存器。這個地址空間和晶元內數據存儲器的高128位元組地址完全重疊，但兩者在物理硬體上是完全獨立的，用定址方式來區分這個完全重疊的地址空間。使用直接定址方式訪問這個地址空間時，訪問的是特殊功能寄存器；使用間接定址方式訪問這個地址空間時，訪問的是數據存儲器。

at89s52有32個特殊功能寄存器，它們被離散地分布在內部ram的80h～ffh地址中，這些寄存的功能已作了專門的規定，用戶不能修改其結構。

5．幾個注意問題

（1）地址的重疊性

單片機中的所有存儲器都必須分配地址，可以定址的地址范圍為64kb，數據存儲器與程序存儲器都佔用相同的地址。

程序存儲器中片內片外0000h～0ffffh低4kb地址完全重疊，但是我們使用引腳進行區分：＝0時，選擇片外，=1時，選擇片內，這樣就完全區分開來了。

數據存儲器中片內外0000h～00ffh的256個單元地址完全重疊，片內外數據的訪問採用不同指令來區分：mov指令訪問片內數據存儲器，movx指令訪問片外數據存儲器。

（2）程序存儲器（rom）與數據存儲器（ram）的區分

程序存儲器（rom）與數據存儲器（ram）的區分在使用上是嚴格區分的，程序存儲器只能放置程序指令及常數表格，對程序存儲器中數據的訪問只可以使用movc指令。而數據存儲器則存放數據，片內外的操作指令分別用mov，movx進行操作。

（3）位地址空間的區域劃分

片內ram中的20h～2fh的128位，以及sfr中的位地址，這些位定址單元與位指令集構成了位處理器系統

② 單片機的內部組成結構

單片機的內部組成結構如下：

運算器：用於實現算術和邏輯運算。計算機的運算和處理都在這里進行。

控制器：是計算機的控制指揮部件,使計算機各部份能自動協調的工作。

存儲器：用於存放程序和數據;（又分為內存儲器和外存儲器,內存儲器就如我們電腦的硬碟,外存儲器就如我們的U盤）。

輸入設備：用於將程序和數據輸入到計算機（例如我們電腦的鍵盤、掃描儀）。

輸出設備：輸出設備用於把計算機數據計算或加工的結果以用戶需要的形式顯示或保存（例如我們的列印機）。

單片機硬體特徵

（1）單片機的體積比較小， 內部晶元作為計算機系統，其結構簡單，但是功能完善，使用起來十分方便，可以模塊化應用。

（2）單片機有著較高的集成度，可靠性比較強，即使單片機處於長時間的工作也不會存在故障問題。

（3） 單片機在應用時低電壓、低能耗，是人們在日常生活中的首要選擇， 為生產與研發提供便利。

（4）單片機對數據的處理能力和運算能力較強，可以在各種環境中應用，且有著較強的控制能力。

③ MCS－51系列單片機系統的存儲器結構

8051存儲器包括內部數據存儲器RAM，地址為00~7FH，特殊功能存儲器80H~FFH，外部擴展數據存儲器，地址：0000H~FFFFH，外部擴展數據存儲器：0000H~FFFFH。
內部數據存儲器又細分為：
工作寄存器：00~1FH（共四組）
位定址寄存器：20H~2FH（位地址00H~7FH）
用戶寄存器：30H~7FH
位地址20H的具體地址為：24H.0

④ 單片機的哪部分屬於存儲器結構

D、記憶部件。

構成存儲器的存儲介質主要採用半導體器件和磁性材料。存儲器中最小的存儲單位就是一個雙穩態半導體電路或一個CMOS晶體管或磁性材料的存儲元，可存儲一個二進制代碼。

由若干個存儲元組成一個存儲單元，然後再由許多存儲單元組成一個存儲器。存儲器結構在MCS - 51系列單片機中，程序存儲器和數據存儲器互相獨立，物理結構也不相同。

(4)單片機的存儲器結構擴展閱讀：

為提高存儲器的性能，通常把各種不同存儲容量、存取速度和價格的存儲器按層次結構組成多層存儲器，並通過管理軟體和輔助硬體有機組合成統一的整體，使所存放的程序和數據按層次分布在各存儲器中。

主要採用三級層次結構來構成存儲系統，由高速緩沖存儲器Cache、主存儲器和輔助存儲器組成。圖中自上向下容量逐漸增大，速度逐級降低，成本則逐次減少。