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簡述單片機的存儲器結構

發布時間: 2022-09-21 20:19:11

1. 單片機存儲器主要由哪幾個部分組成,如何使用

存儲器由存儲體、地址解碼器和控制電路組成。

1)存儲體是存儲數據信息的載體。由一系列存儲單元組成,每個存儲單元都有確定的地址。存儲單元通常按位元組編址,一個存儲單元為一個位元組,每個位元組能存放一個8位二進制數。就像一個大倉庫,分成許多房間,大倉庫相當於存儲體,房間相當於位元組,房間都有編號,編號就是地址。

2)地址解碼器將CPU發出的地址信號轉換為對存儲體中某一存儲單元的選通信號。相當於CPU給出地址,地址解碼器找出相應地址房間的鑰匙。通常地址是8位或1 6位,輸入到地址解碼器,產生相應的選通線,8位地址能產生28=256根選通線,即能選通256位元組。16位地址能產生216=65536=64K根選通線,即能選通64K位元組。當然要產生65536根選通線是很難想像的,實際上它是分成256根行線和256根列線,256 X 256=65536,合起來能選通65536個存儲單元。
3)存儲器控制電路包括片選控制、讀/寫控制和帶三態門的輸入/輸出緩沖電路。

①片選控制確定存儲器晶元是否工作。
②讀/寫控制確定數據傳輸方向;若是讀指令,則將已被選通的存儲單元中的內容傳送到數據匯流排上;若是寫指令,則將數據匯流排上的數據傳送到已被選通的存儲單元中。
③帶三態門的輸入/輸出緩沖電路用於數據緩沖和防止匯流排上數據競爭。數據匯流排相當於一條車流頻繁的大馬路,必須在綠燈條件下,車輛才能進入這條大馬路,否則要撞車發生交通事故。同理,存儲器的輸出端是連接在數據匯流排上的,存儲器中的數據是不能隨意傳送到數據匯流排上的。例如,若數據匯流排上的數據是「1」(高電平5V),存儲器中的數據是「0」(低電平OV),兩種數據若碰到一起就會發生短路而損壞單片機。因此,存儲器輸出埠不僅能呈現「1」和「O」兩種狀態,還應具有第三種狀態「高阻"態。呈「高阻"態時,它們的輸出埠相當於斷開,對數據匯流排不起作用,此時數據匯流排可被其他器件佔用。當其他器件呈「高阻"態時,存儲器在片選允許和輸出允許的條件下,才能將自己的數據輸出到數據匯流排上。

2. 單片機的存儲器結構

通過上面的實驗我們已經知道:一盞燈亮或者說一根線的電平的高低,能代表兩種狀態:0和1。實際上這就是一個二進制位,因此我們就把一根線稱之為一「位」,用BIT表示。

什麼是位元組:
  一根線能表於0和1,兩根線能表達00,01,10,11四種狀態,也就是能表於0到3,而三根能表達0-7,計算機中常常用8根線放在一起,同時計數,就能表過到0-255一共256種狀態。這8根線或者8位就稱之為一個位元組(BYTE)。不要問我為什麼是8根而不是其它數,因為我也不知道。(計算機世界是一本人造的世界,不是自然界,很多事情你無法問為什麼,只能說:它是一種規定,大家在以後的學習過程中也要注意這個問題)

存儲器的工作原理:

1、存儲器構造

   存儲器就是用來存放數據的地方。它是利用電平的高低來存放數據的,也就是說,它存放的實際上是電平的高、低,而不是我們所習慣認為的1234這樣的數字,這樣,我們的一個謎團就解開了,計算機也沒什麼神秘的嗎。

 

 

 
圖2

 
圖3

  讓我們看圖2。單片機裡面都有這樣的存儲器,這是一個存儲器的示意圖:一個存儲器就象一個個的小抽屜,一個小抽屜里有八個小格子,每個小格子就是用來存放「電荷」的,電荷通過與它相連的電線傳進來或釋放掉,至於電荷在小格子里是怎樣存的,就不用我們操心了,你能把電線想像成水管,小格子里的電荷就象是水,那就好理解了。存儲器中的每個小抽屜就是一個放數據的地方,我們稱之為一個「單元」。

 

 

  有了這么一個構造,我們就能開始存放數據了,想要放進一個數據12,也就是00001100,我們只要把第二號和第三號小格子里存滿電荷,而其它小格子里的電荷給放掉就行了(看圖3)。可是問題出來了,看圖2,一個存儲器有好多單元,線是並聯的,在放入電荷的時候,會將電荷放入所有的單元中,而釋放電荷的時候,會把每個單元中的電荷都放掉,這樣的話,不管存儲器有多少個單元,都只能放同一個數,這當然不是我們所希望的,因此,要在結構上稍作變化,看圖2,在每個單元上有個控制線,我想要把數據放進哪個單元,就給一個信號這個單元的控制線,這個控制線就把開關打開,這樣電荷就能自由流動了,而其它單元控制線上沒有信號,所以開關不打開,不會受到影響,這樣,只要控制不一樣單元的控制線,就能向各單元寫入不一樣的數據了,同樣,如果要某個單元中取數據,也只要打開對應的控制開關就行了。

2、存儲器解碼
  那麼,我們怎樣來控制各個單元的控制線呢?這個還不簡單,把每個單元元的控制線都引到集成電路的外面不就行了嗎?事情可沒那麼簡單,一片27512存儲器中有65536個單元,把每根線都引出來,這個集成電路就得有6萬多個腳?不行,怎麼辦?要想法減少線的數量。我們有一種辦法稱這為解碼,簡單介紹一下:一根線能代表2種狀態,2根線能代表4種狀態,3根線能代表幾種,256種狀態又需要幾根線代表?8種,8根線,所以65536種狀態我們只需要16根線就能代表了。

(圖4)

3、存儲器的選片及匯流排的概念
   至此,解碼的問題解決了,讓我們再來關注另外一個問題。送入每個單元的八根線是用從什麼地方來的呢?它就是從計算機上接過來的,一般地,這八根線除了接一個存儲器之外,還要接其它的器件,如圖4所示。這樣問題就出來了,這八根線既然不是存儲器和計算機之間專用的,如果總是將某個單元接在這八根線上,就不好了,比如這個存儲器單元中的數值是0FFH另一個存儲器的單元是00H,那麼這根線到底是處於高電平,還是低電平?豈非要打架看誰歷害了?所以我們要讓它們分離。辦法當然很簡單,當外面的線接到集成電路的管腳進來後,不直接接到各單元去,中間再加一組開關(參考圖4 )就行了。平時我們讓開關關閉著,如果確實是要向這個存儲器中寫入數據,或要從存儲器中讀出數據,再讓開關接通就行了。這組開關由三根引線選擇:讀控制端、寫控制端和片選端。要將數據寫入片中,先選中該片,然後發出寫信號,開關就合上了,並將傳過來的數據(電荷)寫入片中。如果要讀,先選中該片,然後發出讀信號,開關合上,數據就被送出去了。注意圖4,讀和寫信號同時還接入到另一個存儲器,但是由於片選端不一樣,所以雖有讀或寫信號,但沒有片選信號,所以另一個存儲器不會「誤會」而開門,造成沖突。那麼會不一樣時選中兩片晶元呢?只要是設計好的系統就不會,因為它是由計算控制的,而不是我們人來控制的,如果真的出現同時出現選中兩片的情況,那就是電路出了故障了,這不在我們的討論之列。

3. 簡述單片機存儲結構的特點

單片機存儲器分RAM和ROM兩部分,RAM分內部RAM和外部擴展RAM,內部RAM也就是寄存器,51單片機有128位元組容量,52單片機有256位元組容量,擴展RAM和ROM地址是重合的,但又互相獨立,通過不同指令訪問來區分。51單片機的擴展RAM和ROM地址都為64K。

4. 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。

5. 簡述80c51數據存儲器結構

80C51單片機數據存儲器結構如下:
1、內部數據存儲器
00H~1FH,四組工作寄存器
20H~2FH,位址寄存器
30H~7FH,用戶使用的寄存器
2、外部數據存儲器
0000H~FFFFH,與程序存儲器地址重疊。

6. 分析at89s52單片機的存儲器結構

各種光學存儲器裝置也是可得到的。在光學存儲器裝置中存取一串特定數據所需的時間,可能與在(磁)硬碟存取數據所需的時間一樣短。在光碟某一平滑鏡面上存在著微小的缺陷。在光碟表面燒一個孔洞表示二進制數1,沒有燒孔洞則表示0。燒制而成的光碟是「寫一次,讀多次」( WORM)光碟的實例。這個特徵使得它們適合於長期的檔案存儲,且保持較高的存取速率。直徑是12 cm的盤已經成為音樂錄制和常規PC使用的標准。這些磁碟被稱為「高密度盤」或CD ROM。與CD ROM具有相同大小,但能存儲足夠的數字信息來支持幾小時的高質量視頻的高容量盤,被稱為數字視頻盤( DVD)。DVD正變得流行。有時候根據要求利用機械裝置從一大批光碟中提取和安裝盤。這些裝置被稱為是「自動唱片點唱機」。[3]
存儲器
分類
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,它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。[4]
根據存儲材料的性能及使用方法的不同,存儲器有幾種不同的分類方法。[4]

7. 簡述51系列單片機存儲器的結構

單片機在物理結構上有四個存儲空間: 1、片內程序存儲器 2、片外程序存儲器 3、片內數據存儲器 4、片外數據存儲器
詳見:http://wenku..com/link?url=-kTmUYm2-a2h11JvRl5z-