单片机课件第三章

冯·诺曼结构处理器具有以下几个特点： 必须有一个存储器； 必须有一个控制器； 必须有一个运算器； 用于完成算术运算和逻辑运算； 必须有输入和输出设备，用于进行人机通信。 但是，这种指令和数据共享同一总线的结构，
使得信息流的传输成为限制计算机性能的瓶颈， 影响了数据处理速度的提高。
哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分 开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令 存储器中读取程序指令内容，解码后得到数据 地址，再到相应的数据存储器中读取数据，并 进行下一步的操作（通常是执行）。程序指令 存储和数据存储分开，可以使指令和数据有不 同的数据宽度，如Microchip公司的PIC16芯片 的程序指令是14位宽度，而数据是8位宽度。
储
固化不能改写。
器 可编程只读存储器PROM
R
掩膜ROM由用户通过专门的固化器实现固化，一旦固
O
化不能改写。
M 可擦写只读存储器EPROM
紫外光擦写的EPROM
电可擦写的EEPROM
MCS-51的存储器结构与典型微机不同
一般微机：程序和数据共用 0000H
一个存储器逻辑空间，统一编
0001H
程序存储器的某些单元专用于某些特定的程序段： 0000H—0002H 程序的起始 0003H—0032H 中断服务程序
程
序
中断源
存
外部中断0(/INT0)
储
定时器0溢出中断
器
外部中断1(/INT1)
结 构
定时器1溢出中断 串行口中断 定时器2溢出
首地 址 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H 002BH
A
工作速度快，但需刷新，硬件电路复杂。
M
常用动态RAM如：2164（64K*1B）,200ns。
只读存储器固化后信息不能改变，掉电后信息不
丢失，一般用来存放固定程序和数据。按实际应
只 用分为三种类型：
读 掩膜只读存储器ROM
存
掩膜ROM由厂家成批实现固化，通过二次光刻板图形 （掩膜）决定基本存储单元管子导通或截至，一旦
MCS-51的存储空间分为三类：
片内、片外统一编址的64K字节程序存储器空间
256字节的内部数据存储器空间，其中包括特殊
存 功能寄存器
储 64K字节的外部数据存储器地址空间
器
FFFFH
结
外部程
…Байду номын сангаас 序存储
构
器
0FFFH
……
内部 程序
0FFFH ……
0000H /EA=1
存储 器
0000H
/EA=0
哈佛结构是指程序和数据空间独立的体系结构， 目的是为了减轻程序运行时的访存瓶颈。
哈佛结构处理器有两个明显的特点：使用两个 独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每 个存储模块都不允许指令和数据并存；使用独 立的两条总线，分别作为CPU与每个存储器之间 的专用通信路径，而这两条总线之间毫无关联。
本章主要介绍主存,首先介绍半导体存储器:
述
随机存取存储器RAM特点：
随
是可对任意存储单元需要随时读出或写入，
机
工作速度快。
存 按制造工艺分：
取
双极型RAM
存 储
以双极型晶体管为基本元件构成单元电路的存储 器。特点是工作速度快(10-45ns)，功耗大，集成 度低，价格贵。
器
MOS型RAM
每个中断只保留8个单元,一般不够存放中断服 务程序,常用转移指令转向实际的中断服务程序
段.
MCS-51的数据存储器
MCS-51的数据存储器也分为内部和外部,分别用 MOV和MOVX 指令访问.
数 内部数据存储器的空间分配
据
00H—7FH低128字节为RAM区
存
其中00—1FH为工作寄存器组,
单片机外部数据存储器常用静态RAM，例如：
取
2114（1K*4B）、6116(2K*8B)、6264 (8K*8B) 。
存
动态RAM
储 器
动态RAM采用mos管栅极电容存储信息，减少构
成基本存储单元的管子数，提高集成度。但必须 定期对原存储信息1的单元进行电荷补充，这种过
R
程称为刷新。另外单管动态RAM在读出时属破坏 性读出，需刷新。集成度高，功耗低，价格便宜，
……
程序存储区
址，称为普林斯顿结构。
存
1000H
储
1001H
…… 数据存储区
器
结
构
MCS-51：程序存储器与数据存储器分为两个 独立存储器逻辑空间，各有自己的寻址系统、
控制信号和功能，分开编址，称为哈佛结构。
这种结构是为了有效的使用较大的程序和频繁 的处理大量数据或变量。
普林斯顿结构, 也称冯·诺伊曼结构, 是一种 将程序指令存储器和数据存储器合并在一起 的存储器结构。程序指令存储地址和数据存 储地址指向同一个存储器的不同物理位置， 因此程序指令和数据的宽度相同，如英特尔 公司的8086中央处理器的程序指令和数据都 是16位宽。
R
由mos管构成基本单元电路及外围电路的存储器。
A
特点是工作速度稍慢(200-450ns)，功耗低，集
M
成度高，价格便宜。按存储信息方式分为静态 RAM和动态RAM两种
静态RAM
随
静态RAM采用mos管触发器作为基本单元电路， 由触发器的两个稳定状态来存储0或1信息，状态
机 存
稳定。非破坏性读出，不需刷新，断电后所存信 息才消失。
目录
3.1 概述 3.2 存储器结构 3.3 外部存储器与访问 3.4 寻址方式
存储器的功能是存储信息(程序和数据)，按配 置方法分主存和外存。
主存用来存放当前执行的程序和数据，主机能
概
直接访问，存取速度快，容量小；
外存用来存放当前暂不执行的程序和数据，主 机不直接访问外存，存取速度慢，但容量大。
程序存储器
外部 程序 存储 器
FFFFH
FFH
特殊
外
功能
部
……
80H 7FH
……
寄存 器
内部 数据 存储
数
…… 据
存 储 器
00H
器 0000H
内部数据存储器 外部数据存储器
MCS-51的程序存储空间：
MCS-51设置16位的程序计数器PC,可寻址64K字节
程 程序存储器空间. 序 8051/8751片内4K字节的ROM/EPROM;8052片内8K 存 字节的ROM/EPROM;8031/8032无内部程序存储器; 储 /EA引脚为高电平,CPU首先访问内部程序存储器, 器 访问超过4K(8K)字节的程序存储器时, CPU自动 结 转向访问外部程序存储器,/PSEN输出有效信号. 构 /EA引脚为低电平, CPU只访问外部程序存储器.