单片机的存储器结构

① 分析at89s52单片机的存储器结构

1．程序存储器

设计人员编写的程序存放在微处理器的程序存储器中。

at89s52具有64kb程序存储器寻址空间，它是用于存放用户程序、数据和表格等信息，程序存储器的结构如图1所示。

图1 at89s52程序存储器的结构

at89s52片内片外的程序存储器在统一逻辑空间中，地址从0000h～ffffh，共有64k字节范围。引脚接高电平时，程序从片内程序存储器0000h开始执行，即访问片内存储器。当pc值超出片内rom容量时，会自动转向片外程序存储器空间执行。引脚接低电平时，迫使系统全部执行片外程序存储器0000h开始存放的程序。

2．数据存储器

at89s52 有256 字节片内数据存储器。地址为00h~ffh。这256个单元共分为两部分。其一是地址从00h~7fh单元（共128个字节）为用户数据ram。从80h~ffh地址单元（也是128个字节）为特殊寄存器（sfr）单元。高128 字节与特殊功能寄存器重叠，也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。

在00h~1fh共32个单元中被均匀地分为四块，每块包含八个8位寄存器，均以r0~r7来命名，称这些寄存器为通用寄存器。这四块中的寄存器都称为r0~r7，利用psw的第3和第4位（rs0和rs1），即可选中这四组通用寄存器。

内部数据存储器的20h—2fh单元为位寻址区，可作为一般单元用字节寻址，也可对它们的位进行寻址，位寻址区地址如表1所示

表1 ram位寻址区地址表

3. 中断服务程序的入口地址

在程序存储区中，为中断服务程序保存了一段中断服务程序的入口地址：其中一组特殊单元是0003h—0032h，各个单元各有用途，它们被分为六段，每个段8个字节，专门留给中断服务程序使用，被称为中断矢量区。at89s52共有8个中断源，6个中断矢量，它们的定义如下表2所，

表2 中断服务程序的入口地址

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，也称为专用寄存器，本质上是一些具有特殊功能的片内ram单元，反映单片机的运行状态，很多功能也通过特殊功能寄存器来定义和控制程序的执行。

at89s52单片机内部高128（80～ffh）地址分配给特殊功能寄存器。这个地址空间和芯片内数据存储器的高128字节地址完全重叠，但两者在物理硬件上是完全独立的，用寻址方式来区分这个完全重叠的地址空间。使用直接寻址方式访问这个地址空间时，访问的是特殊功能寄存器；使用间接寻址方式访问这个地址空间时，访问的是数据存储器。

at89s52有32个特殊功能寄存器，它们被离散地分布在内部ram的80h～ffh地址中，这些寄存的功能已作了专门的规定，用户不能修改其结构。

5．几个注意问题

（1）地址的重叠性

单片机中的所有存储器都必须分配地址，可以寻址的地址范围为64kb，数据存储器与程序存储器都占用相同的地址。

程序存储器中片内片外0000h～0ffffh低4kb地址完全重叠，但是我们使用引脚进行区分：＝0时，选择片外，=1时，选择片内，这样就完全区分开来了。

数据存储器中片内外0000h～00ffh的256个单元地址完全重叠，片内外数据的访问采用不同指令来区分：mov指令访问片内数据存储器，movx指令访问片外数据存储器。

（2）程序存储器（rom）与数据存储器（ram）的区分

程序存储器（rom）与数据存储器（ram）的区分在使用上是严格区分的，程序存储器只能放置程序指令及常数表格，对程序存储器中数据的访问只可以使用movc指令。而数据存储器则存放数据，片内外的操作指令分别用mov，movx进行操作。

（3）位地址空间的区域划分

片内ram中的20h～2fh的128位，以及sfr中的位地址，这些位寻址单元与位指令集构成了位处理器系统

② 单片机的内部组成结构

单片机的内部组成结构如下：

运算器：用于实现算术和逻辑运算。计算机的运算和处理都在这里进行。

控制器：是计算机的控制指挥部件,使计算机各部份能自动协调的工作。

存储器：用于存放程序和数据;（又分为内存储器和外存储器,内存储器就如我们电脑的硬盘,外存储器就如我们的U盘）。

输入设备：用于将程序和数据输入到计算机（例如我们电脑的键盘、扫描仪）。

输出设备：输出设备用于把计算机数据计算或加工的结果以用户需要的形式显示或保存（例如我们的打印机）。

单片机硬件特征

（1）单片机的体积比较小， 内部芯片作为计算机系统，其结构简单，但是功能完善，使用起来十分方便，可以模块化应用。

（2）单片机有着较高的集成度，可靠性比较强，即使单片机处于长时间的工作也不会存在故障问题。

（3） 单片机在应用时低电压、低能耗，是人们在日常生活中的首要选择， 为生产与研发提供便利。

（4）单片机对数据的处理能力和运算能力较强，可以在各种环境中应用，且有着较强的控制能力。

③ MCS－51系列单片机系统的存储器结构

8051存储器包括内部数据存储器RAM，地址为00~7FH，特殊功能存储器80H~FFH，外部扩展数据存储器，地址：0000H~FFFFH，外部扩展数据存储器：0000H~FFFFH。
内部数据存储器又细分为：
工作寄存器：00~1FH（共四组）
位寻址寄存器：20H~2FH（位地址00H~7FH）
用户寄存器：30H~7FH
位地址20H的具体地址为：24H.0

④ 单片机的哪部分属于存储器结构

D、记忆部件。

构成存储器的存储介质主要采用半导体器件和磁性材料。存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，可存储一个二进制代码。

由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。存储器结构在MCS - 51系列单片机中，程序存储器和数据存储器互相独立，物理结构也不相同。

(4)单片机的存储器结构扩展阅读：

为提高存储器的性能，通常把各种不同存储容量、存取速度和价格的存储器按层次结构组成多层存储器，并通过管理软件和辅助硬件有机组合成统一的整体，使所存放的程序和数据按层次分布在各存储器中。

主要采用三级层次结构来构成存储系统，由高速缓冲存储器Cache、主存储器和辅助存储器组成。图中自上向下容量逐渐增大，速度逐级降低，成本则逐次减少。