內(nèi)部存儲器結(jié)構(gòu)

2－2內(nèi)部存儲器結(jié)構(gòu)

一存儲器基礎(chǔ)知識1存儲器的分類：

程序存儲器ROM

數(shù)據(jù)存儲器RAM

只能讀出不能寫入。停電信息仍保存既能讀出也能寫入。停電信息不保存2存儲器單元的常用單位：

位（Bit）

計(jì)算機(jī)中能表示的最小數(shù)據(jù)單位（只有01兩種編碼）字節(jié)（Byte）

連續(xù)的8bit為一個(gè)字節(jié)字（Word）

連續(xù)的2byte為一個(gè)字存儲器中用于存放數(shù)據(jù)的場所稱為單元。每個(gè)單元都有個(gè)特定的地址。（地址用二進(jìn)制數(shù)表示）存儲器中的數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位。因此存儲器以所能存放的字節(jié)數(shù)來衡量存儲器容量僅用來訪問外部程序存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器二存儲器的結(jié)構(gòu)存儲器數(shù)據(jù)存儲器程序存儲器對單片機(jī)來講，ROM和RAM的尋址機(jī)構(gòu)和尋址方式是分開的。ROM、EPROME2ROM或FLASHRAM按地址訪問的一維線性（邏輯）空間按地址訪問的一維線性（邏輯）空間PSENWRRD單片機(jī)常駐容量小僅256B容量大達(dá)64KB普林斯頓結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)普林斯頓結(jié)構(gòu)從物理上分，MCS-51分為4個(gè)存儲空間·片內(nèi)程序存儲器ROM·片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM·片外程序存儲器ROM·片外數(shù)據(jù)存儲器RAM（I/O）從邏輯上分，MCS-51分為3個(gè)邏輯空間·片內(nèi)、外統(tǒng)一編址的程序存儲器地址空間·256B或384B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器地址空間·64KB片外數(shù)據(jù)存儲器或I/O地址空間片內(nèi)固有需要擴(kuò)展需要擴(kuò)展PCRAMSFR00FF807F8051片內(nèi)存儲器00000FFF4KROM(EA=1)FFFF64KROM1000(EA=0)(EA=1)00000FFF(EA=0)片外ROM0000FFFF64KRAM片外RAM1.物理地址：4個(gè)部分2.邏輯地址：3個(gè)部分片內(nèi)RAM片外RAM程序存儲器特殊功能寄存器SFR通用

RAM區(qū)00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80H88H90H98HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0H特殊功能寄存器中位尋址外部ROM內(nèi)部ROM(EA=1)外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH0FFFH1000HFFFFH外部RAM(I/O口地址)0000HFFFFH內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（a）外部數(shù)據(jù)存儲器（b）程序存儲器（c）工作寄存器區(qū)MCS-51單片機(jī)存儲器空間分布位尋址區(qū)128BRAM1程序存儲器

作用：

存放應(yīng)用程序和表格之類的固定常數(shù)。

分為片內(nèi)和片外兩部分

/EA引腳上所接電平確定

程序存儲器中的0000H地址是系統(tǒng)程序的啟動地址則單片機(jī)啟動時(shí)PC=0000H 其中5個(gè)單元具有特殊用途：

表2-15種中斷源的中斷入口地址 外中斷00003H 定時(shí)器T0000BH 外中斷10013H 定時(shí)器T1001BH 串行口0023H

想一想：二者通過什么區(qū)別？上幻燈片7頁EA=1內(nèi)部外部EA=00000H0FFFH0FFFH0000H1000H外部FFFFH8051/8751803151系列程序存儲器配置圖4KB接地8051片內(nèi)存儲器RAMSFR00FF807F00000FFF4KROM(EA=1)00000FFF(EA=0)FFFF64KROM1000(EA=0)(EA=1)片外ROM0000FFFF64KRAM片外RAM1000FFFF1000FFFF0204060810101000H：MOVA，#0DH；A0DH

1002H：MOVCA，＠A+PC

；A(0DH+1003H)1003H：MOVR0，A；R0A

02A02R0740D93F80DA1000PC1002PC1003PC0000111111110000001100010010010111110000011101000000H0001H0002H0003H

MOVA

#0F0H

F0H0FH地址號地址中存放的代碼助記符01110100指令譯碼器微控制器程序計(jì)數(shù)器PC地址寄存器

AR指令寄存器IR微操作命令累加器ACC地址譯碼器程序存儲器返回111100000000H0000H0001H

2數(shù)據(jù)存儲器

作用：用于暫存數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果等。

數(shù)據(jù)存儲器也可以分為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器。與內(nèi)、外部的程序存儲器不同，內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲器空間存在重疊(內(nèi)部RAM的地址范圍為00H~0FFH,外部RAM的地址范圍為0000H~0FFFFH)，通過不同指令來區(qū)別。當(dāng)訪問內(nèi)部RAM時(shí)，用MOV類指令；當(dāng)訪問外部RAM時(shí)，用MOVX類指令，所以地址重疊不會造成操作混亂。

想一想：二者通過什么區(qū)別？特殊功能寄存器SFR通用

RAM區(qū)00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80H88H90H98HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0H特殊功能寄存器中位尋址外部RAM(I/O口地址)0000HFFFFH內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（a）外部數(shù)據(jù)存儲器（b）工作寄存器區(qū)

數(shù)據(jù)存儲器空間分布位尋址區(qū)128BRAM內(nèi)部RAM存儲器分配80FF專用寄存器區(qū)SFR7F第0組工作寄存器第3組001F2F2030位尋址區(qū)(位地址00H~7FH)用戶RAM區(qū)(堆棧、數(shù)據(jù)緩沖)第1組第2組R0R7R0R7R0R7R0R7工作寄存器區(qū)

地址范圍在00H～1FH的32個(gè)字節(jié),可分成4個(gè)工作寄存器組，每組占8個(gè)字節(jié)。具體劃分如下：

第0組工作寄存器：地址范圍為00H～07H

第1組工作寄存器：地址范圍為08H～0FH

第2組工作寄存器：地址范圍為10H～17H

第3組工作寄存器：地址范圍為18H～1FH每個(gè)工作寄存器組都有8個(gè)寄存器，它們分別稱為R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7。但在程序運(yùn)行時(shí)，只允許有一個(gè)工作寄存器組工作，把這組工作寄存器稱為當(dāng)前工作寄存器組，所以每組之間不會因?yàn)槊Q相同而混淆出錯(cuò)。

00第0組00H~07H

11第3組18H~1FH

10第2組10H~17H

01第1組08H~0FHRS1RS0寄存器組片內(nèi)RAM地址00H7FH工作寄存器組選擇位RS0、RS1組RS1RS0R0R1R2R3R4R5R6R701230001101100H08H10H18H01H09H11H19H02H0AH12H1AH03H0BH13H1BH04H0CH14H1CH05H0DH15H1DH06H0EH16H1EH07H0FH17H1FH工作寄存器的地址表

CPU在復(fù)位后，由于PSW=00

因而單片機(jī)選中第0組工作寄存器。返回位尋址區(qū)

單片機(jī)片內(nèi)RAM中20H～2FH地址范圍中共16個(gè)字節(jié)單元稱為位尋址區(qū)。該區(qū)的16個(gè)字節(jié)單元，既可作為一般的RAM使用，進(jìn)行字節(jié)操作，也可以對單元中的每一位進(jìn)行位操作。16個(gè)字節(jié)單元共128位，每位有位地址，地址范圍是00H～07H。位尋址區(qū)中的每一位地址有兩種表示形式：一是表中位地址形式，另一種是單元地址?位序形式。返回

3通用RAM區(qū)

單片機(jī)片內(nèi)RAM中,30H-7FH的80個(gè)單元只能以存儲單元的形式來使用沒有其它任何規(guī)定或限制，用戶可以根據(jù)需要自由安排所以稱它為通用RAM區(qū)。該區(qū)域中的單元只能用直接尋址、寄存器間接尋址等方式按字節(jié)訪問。

堆棧就是設(shè)在單片機(jī)內(nèi)部RAM中。返回

特殊功能寄存器（SFR）CPU對各種功能部件的控制采用特殊功能寄存器集中控制方式，共21個(gè)。有的SFR可進(jìn)行位尋址，其字節(jié)地址的末位是0H或8H。表2-2SFR的名稱及其分布２１個(gè)特殊功能寄存器在各功能機(jī)構(gòu)的分布：中央處理器（CPU）：A、B、PSW、SP、DPTR（DPH、DPL）；并行口：P0、P1、P2、P3；串行口：SCON、SBUF、PCON；中斷系統(tǒng)：IE、IP；定時(shí)/計(jì)數(shù)器：TMOD、TCON、TH0、TL0、TH1、TL1。

1累加器A地址：0E0H·最常用的一個(gè)專用寄存器·大部分單操作數(shù)指令的操作數(shù)取自A·很多雙操作數(shù)指令的一個(gè)操作數(shù)取自A·算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的結(jié)果放在A或AB對中·指令系統(tǒng)采用A作為累加器的標(biāo)識符例：INCA；執(zhí)行A中的內(nèi)容加1操作ADDA，#data；執(zhí)行A(A)+#data操作位尋址功能2寄存器B地址：0F0H·8位寄存器·與累加器A配合使用，一般用于乘除法運(yùn)算·寄存器B存放第二操作數(shù)、乘積的高8位字節(jié)除法的余數(shù)部分例：MULAB;執(zhí)行(A)×(B)BADIVAB;執(zhí)行(A)/(B)商A余B上頁下頁回目錄次累加器作一RAM單元用B余B3程序狀態(tài)字PSW地址：0D0H·8位寄存器，存放程序的狀態(tài)信息CY

D7D6D5D4D3D2D1D0ACF0RS1RS0OVP格式如下：進(jìn)/借位標(biāo)志CY（PSW.7）加法運(yùn)算時(shí)，如果D7有進(jìn)位，則CY=1，否則CY=0減法運(yùn)算時(shí)，如果D7有借位，則CY=1，否則CY=0布爾運(yùn)算中被定義為位累加器上頁下頁回目錄PSWD7??????D0CY輔助進(jìn)位標(biāo)志AC（PSW.6）8位加法運(yùn)算時(shí)，如果低半字節(jié)的D3向D4有進(jìn)位，則AC=1，否則AC=08位減法運(yùn)算時(shí)，如果低半字節(jié)的D3向D4有借位，則AC=1，否則AC=0標(biāo)志F0（PSW.5）·由用戶定義·可用軟件來使它置“1”、或清“0”·可由軟件測試F0來控制程序流向上頁下頁回目錄D7~D4D3~D0AC工作寄存器區(qū)選擇位RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）通過軟件來改變RS1、RS0的組合，以確定當(dāng)前工作寄存器區(qū)。上頁下頁回目錄工作寄存器區(qū)地址RS1RS0

2區(qū)10H~17H10

3區(qū)18H~1FH11

0區(qū)00H~0007H

1區(qū)08H~010FHPSW.4PSW.3用布爾操作來改變OV=C6′C7′+溢出標(biāo)志OV（PSW.2）·作為有符號數(shù)加、減法時(shí)由硬件置位或清除，以指示運(yùn)算結(jié)果是否溢出·執(zhí)行加/減法指令時(shí)，用Ci′

表示i位向i+1有進(jìn)/借位a)第6位向第7位有進(jìn)/借位，而第7位不向CY進(jìn)/借位時(shí)b)第6位不向第7位進(jìn)/借位，而第7位向CY有進(jìn)/借位時(shí)OV=1,否則OV=0·若OV=1，意味著加/減法的結(jié)果已超出了一個(gè)字節(jié)

有符號補(bǔ)碼數(shù)

所表示的范圍（-128~+127）上頁下頁回目錄a)OV=10b)OV=01D7D6D5D4D3D2D1D0例：01010110（+86）(正)00110010(+50）(正)00010001此時(shí)C6′=1、

C7′=0則D7D6D5D4D3D2D1D010010110（-106）(負(fù))110111001(+136)(正)(-197)(負(fù))OV=C6′C7′=1

++此時(shí)C6′=0、

C7′=1則OV=C6′C7′=1

++符號位110100101（-91）(負(fù))Cy奇偶標(biāo)志P（PSW.0）·每個(gè)指令周期都由硬件置位或清零，以表示累加器A中值為“1”的位數(shù)的奇偶性·該標(biāo)志可用于串行數(shù)據(jù)通訊，驗(yàn)證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃訮=1A中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)0A中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)4程序計(jì)數(shù)器PC16位專用寄存器，尋址范圍64KB

此時(shí)的程序是順序執(zhí)行的

通電時(shí)自動復(fù)位，運(yùn)行時(shí)可手動復(fù)位，復(fù)位后，PC的內(nèi)容自動清零用來存放下一條指令地址。CPU取指令時(shí)，將PC內(nèi)容經(jīng)地址總線送到程序存儲器，從該地址單元取回指令，譯碼并執(zhí)行；同時(shí)，PC自動加1如果程序需要轉(zhuǎn)移，可在程序中安排轉(zhuǎn)移或條件轉(zhuǎn)移指令（JMP或JNC）、調(diào)用子程序指令CALL等PC0000H系統(tǒng)的啟動地址PC管理程序執(zhí)行順序的過程：

74H08H24H04H02H22H00H78H74HPC0000HPCMOVA，#08HADDA，#04HLJMP，2200HMOVR0，#74H0004H0003H0002H0001H0000H2200H2201H0005H0006H0007H存儲器······××指令寄存器74HPC0001H08HPC0002H

24HPC0003H

04HPC0004H02HPC22HPC00HPC0005H0006H0007HPC2200H78HPC2201H74HPC2202H2202HMOVA，#08HADDA，#04HLJMP2200HMOVR0，#74H下一條指令⑸堆棧指針SP8位寄存器，存放棧頂?shù)刂繁Ｗo(hù)CPU現(xiàn)場和斷點(diǎn)地址作用：工作方式：“先進(jìn)后出”或“后進(jìn)先出”數(shù)據(jù)壓入堆棧時(shí)，SP自動加1數(shù)據(jù)彈出堆棧時(shí)，SP自動減1

SP始終指向棧頂?shù)刂分袛鄷r(shí)轉(zhuǎn)子時(shí)棧區(qū)“向上生成”按“先進(jìn)后出”工作原則，由SP組織的內(nèi)部RAM區(qū)域，被稱為堆棧。主程序SPSP例：堆棧操作’建立堆?！瘔喝氩僮鳌瘡棾霾僮?/p>

60H61H62H63H64HA的內(nèi)容B的內(nèi)容SPMOVSP,#60HPUSHAPUSHBPOPdirectSP上頁下頁回目錄direct棧底⑹數(shù)據(jù)指針DPTR·16位寄存器，高字節(jié)用DPH表示，低字節(jié)用DPL表示·對外部RAM或I/O口尋址，范圍64KB例：MOVXA，＠DPTRMOVX＠DPTR，A;將外部RAM中地址為＠DPTR的單元內(nèi)容讀到A中;將A中的內(nèi)容寫到外部RAM中地址為＠DPTR的單元MOVCA，A+＠DPTR;采用基址+變址的方法讀程序存儲器內(nèi)的表格常數(shù);DPTR為基址寄存器，A為變址寄存器（DPTR）AP3.7RDP3.6WR(A)DPTR((A)+(DPTR))APSEN寄存器內(nèi)容寄存器內(nèi)容表2-2復(fù)位后內(nèi)部寄存器狀態(tài)PC0000HACC00HB00HPSW00HSP07HDPTR0000HP0~P30FFHIP×××00000BIE0××00000BTMOD00HTCON00HTH000HTL0

00HTH100HTL1