内部存储器结构

2－2内部存储器结构

一存储器基础知识1存储器的分类：

程序存储器ROM

数据存储器RAM

只能读出不能写入。停电信息仍保存既能读出也能写入。停电信息不保存2存储器单元的常用单位：

位（Bit）

计算机中能表示的最小数据单位（只有01两种编码）字节（Byte）

连续的8bit为一个字节字（Word）

连续的2byte为一个字存储器中用于存放数据的场所称为单元。每个单元都有个特定的地址。（地址用二进制数表示）存储器中的数据以字节为单位。因此存储器以所能存放的字节数来衡量存储器容量仅用来访问外部程序存储器和外部数据存储器二存储器的结构存储器数据存储器程序存储器对单片机来讲，ROM和RAM的寻址机构和寻址方式是分开的。ROM、EPROME2ROM或FLASHRAM按地址访问的一维线性（逻辑）空间按地址访问的一维线性（逻辑）空间PSENWRRD单片机常驻容量小仅256B容量大达64KB普林斯顿结构哈佛结构普林斯顿结构从物理上分，MCS-51分为4个存储空间·片内程序存储器ROM·片内数据存储器RAM·片外程序存储器ROM·片外数据存储器RAM（I/O）从逻辑上分，MCS-51分为3个逻辑空间·片内、外统一编址的程序存储器地址空间·256B或384B片内数据存储器地址空间·64KB片外数据存储器或I/O地址空间片内固有需要扩展需要扩展PCRAMSFR00FF807F8051片内存储器00000FFF4KROM(EA=1)FFFF64KROM1000(EA=0)(EA=1)00000FFF(EA=0)片外ROM0000FFFF64KRAM片外RAM1.物理地址：4个部分2.逻辑地址：3个部分片内RAM片外RAM程序存储器特殊功能寄存器SFR通用

RAM区00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80H88H90H98HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0H特殊功能寄存器中位寻址外部ROM内部ROM(EA=1)外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH0FFFH1000HFFFFH外部RAM(I/O口地址)0000HFFFFH内部数据存储器（a）外部数据存储器（b）程序存储器（c）工作寄存器区MCS-51单片机存储器空间分布位寻址区128BRAM1程序存储器

作用：

存放应用程序和表格之类的固定常数。

分为片内和片外两部分

/EA引脚上所接电平确定

程序存储器中的0000H地址是系统程序的启动地址则单片机启动时PC=0000H 其中5个单元具有特殊用途：

表2-15种中断源的中断入口地址 外中断00003H 定时器T0000BH 外中断10013H 定时器T1001BH 串行口0023H

想一想：二者通过什么区别？上幻灯片7页EA=1内部外部EA=00000H0FFFH0FFFH0000H1000H外部FFFFH8051/8751803151系列程序存储器配置图4KB接地8051片内存储器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地址号地址中存放的代码助记符01110100指令译码器微控制器程序计数器PC地址寄存器

AR指令寄存器IR微操作命令累加器ACC地址译码器程序存储器返回111100000000H0000H0001H

2数据存储器

作用：用于暂存数据和运算结果等。

数据存储器也可以分为片内数据存储器和片外数据存储器。与内、外部的程序存储器不同，内部和外部数据存储器空间存在重叠(内部RAM的地址范围为00H~0FFH,外部RAM的地址范围为0000H~0FFFFH)，通过不同指令来区别。当访问内部RAM时，用MOV类指令；当访问外部RAM时，用MOVX类指令，所以地址重叠不会造成操作混乱。

想一想：二者通过什么区别？特殊功能寄存器SFR通用

RAM区00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80H88H90H98HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0H特殊功能寄存器中位寻址外部RAM(I/O口地址)0000HFFFFH内部数据存储器（a）外部数据存储器（b）工作寄存器区

数据存储器空间分布位寻址区128BRAM内部RAM存储器分配80FF专用寄存器区SFR7F第0组工作寄存器第3组001F2F2030位寻址区(位地址00H~7FH)用户RAM区(堆栈、数据缓冲)第1组第2组R0R7R0R7R0R7R0R7工作寄存器区

地址范围在00H～1FH的32个字节,可分成4个工作寄存器组，每组占8个字节。具体划分如下：

第0组工作寄存器：地址范围为00H～07H

第1组工作寄存器：地址范围为08H～0FH

第2组工作寄存器：地址范围为10H～17H

第3组工作寄存器：地址范围为18H～1FH每个工作寄存器组都有8个寄存器，它们分别称为R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7。但在程序运行时，只允许有一个工作寄存器组工作，把这组工作寄存器称为当前工作寄存器组，所以每组之间不会因为名称相同而混淆出错。

00第0组00H~07H

11第3组18H~1FH

10第2组10H~17H

01第1组08H~0FHRS1RS0寄存器组片内RAM地址00H7FH工作寄存器组选择位RS0、RS1组RS1RS0R0R1R2R3R4R5R6R701230001101100H08H10H18H01H09H11H19H02H0AH12H1AH03H0BH13H1BH04H0CH14H1CH05H0DH15H1DH06H0EH16H1EH07H0FH17H1FH工作寄存器的地址表

CPU在复位后，由于PSW=00

因而单片机选中第0组工作寄存器。返回位寻址区

单片机片内RAM中20H～2FH地址范围中共16个字节单元称为位寻址区。该区的16个字节单元，既可作为一般的RAM使用，进行字节操作，也可以对单元中的每一位进行位操作。16个字节单元共128位，每位有位地址，地址范围是00H～07H。位寻址区中的每一位地址有两种表示形式：一是表中位地址形式，另一种是单元地址•位序形式。返回

3通用RAM区

单片机片内RAM中,30H-7FH的80个单元只能以存储单元的形式来使用没有其它任何规定或限制，用户可以根据需要自由安排所以称它为通用RAM区。该区域中的单元只能用直接寻址、寄存器间接寻址等方式按字节访问。

堆栈就是设在单片机内部RAM中。返回

特殊功能寄存器（SFR）CPU对各种功能部件的控制采用特殊功能寄存器集中控制方式，共21个。有的SFR可进行位寻址，其字节地址的末位是0H或8H。表2-2SFR的名称及其分布２１个特殊功能寄存器在各功能机构的分布：中央处理器（CPU）：A、B、PSW、SP、DPTR（DPH、DPL）；并行口：P0、P1、P2、P3；串行口：SCON、SBUF、PCON；中断系统：IE、IP；定时/计数器：TMOD、TCON、TH0、TL0、TH1、TL1。

1累加器A地址：0E0H·最常用的一个专用寄存器·大部分单操作数指令的操作数取自A·很多双操作数指令的一个操作数取自A·算术运算和逻辑运算的结果放在A或AB对中·指令系统采用A作为累加器的标识符例：INCA；执行A中的内容加1操作ADDA，#data；执行A(A)+#data操作位寻址功能2寄存器B地址：0F0H·8位寄存器·与累加器A配合使用，一般用于乘除法运算·寄存器B存放第二操作数、乘积的高8位字节除法的余数部分例：MULAB;执行(A)×(B)BADIVAB;执行(A)/(B)商A余B上页下页回目录次累加器作一RAM单元用B余B3程序状态字PSW地址：0D0H·8位寄存器，存放程序的状态信息CY

D7D6D5D4D3D2D1D0ACF0RS1RS0OVP格式如下：进/借位标志CY（PSW.7）加法运算时，如果D7有进位，则CY=1，否则CY=0减法运算时，如果D7有借位，则CY=1，否则CY=0布尔运算中被定义为位累加器上页下页回目录PSWD7••••••D0CY辅助进位标志AC（PSW.6）8位加法运算时，如果低半字节的D3向D4有进位，则AC=1，否则AC=08位减法运算时，如果低半字节的D3向D4有借位，则AC=1，否则AC=0标志F0（PSW.5）·由用户定义·可用软件来使它置“1”、或清“0”·可由软件测试F0来控制程序流向上页下页回目录D7~D4D3~D0AC工作寄存器区选择位RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）通过软件来改变RS1、RS0的组合，以确定当前工作寄存器区。上页下页回目录工作寄存器区地址RS1RS0

2区10H~17H10

3区18H~1FH11

0区00H~0007H

1区08H~010FHPSW.4PSW.3用布尔操作来改变OV=C6´C7´+溢出标志OV（PSW.2）·作为有符号数加、减法时由硬件置位或清除，以指示运算结果是否溢出·执行加/减法指令时，用Ci´

表示i位向i+1有进/借位a)第6位向第7位有进/借位，而第7位不向CY进/借位时b)第6位不向第7位进/借位，而第7位向CY有进/借位时OV=1,否则OV=0·若OV=1，意味着加/减法的结果已超出了一个字节

有符号补码数

所表示的范围（-128~+127）上页下页回目录a)OV=10b)OV=01D7D6D5D4D3D2D1D0例：01010110（+86）(正)00110010(+50）(正)00010001此时C6´=1、

C7´=0则D7D6D5D4D3D2D1D010010110（-106）(负)110111001(+136)(正)(-197)(负)OV=C6´C7´=1

++此时C6´=0、

C7´=1则OV=C6´C7´=1

++符号位110100101（-91）(负)Cy奇偶标志P（PSW.0）·每个指令周期都由硬件置位或清零，以表示累加器A中值为“1”的位数的奇偶性·该标志可用于串行数据通讯，验证数据传输的可靠性P=1A中1的个数为奇数0A中1的个数为偶数4程序计数器PC16位专用寄存器，寻址范围64KB

此时的程序是顺序执行的

通电时自动复位，运行时可手动复位，复位后，PC的内容自动清零用来存放下一条指令地址。CPU取指令时，将PC内容经地址总线送到程序存储器，从该地址单元取回指令，译码并执行；同时，PC自动加1如果程序需要转移，可在程序中安排转移或条件转移指令（JMP或JNC）、调用子程序指令CALL等PC0000H系统的启动地址PC管理程序执行顺序的过程：

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

24HPC0003H

04HPC0004H02HPC22HPC00HPC0005H0006H0007HPC2200H78HPC2201H74HPC2202H2202HMOVA，#08HADDA，#04HLJMP2200HMOVR0，#74H下一条指令⑸堆栈指针SP8位寄存器，存放栈顶地址保护CPU现场和断点地址作用：工作方式：“先进后出”或“后进先出”数据压入堆栈时，SP自动加1数据弹出堆栈时，SP自动减1

SP始终指向栈顶地址中断时转子时栈区“向上生成”按“先进后出”工作原则，由SP组织的内部RAM区域，被称为堆栈。主程序SPSP例：堆栈操作’建立堆栈’压入操作’弹出操作

60H61H62H63H64HA的内容B的内容SPMOVSP,#60HPUSHAPUSHBPOPdirectSP上页下页回目录direct栈底⑹数据指针DPTR·16位寄存器，高字节用DPH表示，低字节用DPL表示·对外部RAM或I/O口寻址，范围64KB例：MOVXA，＠DPTRMOVX＠DPTR，A;将外部RAM中地址为＠DPTR的单元内容读到A中;将A中的内容写到外部RAM中地址为＠DPTR的单元MOVCA，A+＠DPTR;采用基址+变址的方法读程序存储器内的表格常数;DPTR为基址寄存器，A为变址寄存器（DPTR）AP3.7RDP3.6WR(A)DPTR((A)+(DPTR))APSEN寄存器内容寄存器内容表2-2复位后内部寄存器状态PC0000HACC00HB00HPSW00HSP07HDPTR0000HP0~P30FFHIP×××00000BIE0××00000BTMOD00HTCON00HTH000HTL0

00HTH100HTL1