單片機的使用非常廣泛,可以說,單片機就是一個微型的計算機。為增進大家對單片機的認識,小編在本文中將對51單片機的CPU以及51單片機的內容結構進行詳細介紹。如果你對單片機具有興趣,不妨和小編一起繼續(xù)往下閱讀哦。
51單片機是8位的CPU,表示數(shù)據(jù)處理一次能夠處理的數(shù)據(jù)的位寬是8個比特位,也就是一個字節(jié),這個叫做它的位數(shù),51單片機除了具備八位的CPU之外,實際上它有兩個,它還有一個位處理器,一個字節(jié)處理器,所以呢,51單片機可以進行自己處理,還可以進行位處理,是因為它內部還有一個為處理器,除了字節(jié)處理數(shù)據(jù)的處理器,又有位處理器,有很多的處理都是借助于位處理來進行操作的,方便用戶的使用。
51單片機的位數(shù)一般是8位的,現(xiàn)在的單面機還有16位,32位的類型,CPU的作用以及CPU在計算機或者是單片機的硬件結構,邏輯框圖當中的位置都是什么?
CPU的一個主要作用是讀入并分析每條指令,根據(jù)指令的功能控制單片機的各個功能部件,執(zhí)行指定的操作來完成特定的功能,實際上可以簡單理解為讀取指令,執(zhí)行指令,CPU去什么地方讀取指令?通過C語言程序代碼編譯鏈接生成可執(zhí)行文件,把它下載到存儲器當中的ROM單元,CPU要到ROM當中讀指令,讀了指令怎么知道這個指令是要干什么的?它要讀取指令,同時也要執(zhí)行指令,這中間還牽扯到數(shù)據(jù),它要去數(shù)據(jù)存儲器,也就是ROM當中找操作數(shù),然后才能放到CPU的某一個部件當中去做運算,運算完成之后再去控制單片機的各個部件去執(zhí)行這個操作,這個就是CPU的一個主要作用。
CPU在51單片機內部的邏輯結構當中,或者是在51單片機的內部的硬件結構當中,所處的位置在什么位置, 51單片機的內部涵蓋了單片機內部的所有的資源,單片機的內部有三總線,數(shù)據(jù)總線,地址總線和控制總線,三總線的結構也就是它內部這些部件之間的相互數(shù)據(jù)的傳輸就是靠總線,這個結構當中涵蓋了單片機的內部資源,有8位的CPU,有一個4K的rom,有128K128B的RAM,有兩個16位定時計數(shù)器,32位的IO口,也就是32個IO口,所以外部引腳當中有32個引腳是作為輸入輸出通道,還有串行口和五個中斷源,CPU就在其中。
CPU主要是由運算器和控制器構成,其中還包括若干特殊功能寄存器,以ALU為核心的運算器,ALU是算術邏輯單元的英文縮寫,它的一個主要功能是對數(shù)據(jù)進行加減乘除,算術邏輯運算以及與或非等邏輯運算,以及位操作,這個就是ALU的功能,就是執(zhí)行算術邏輯運算的,ALU只負責運算,運算的數(shù)必須要傳給它,它上面有兩個,一個是暫存器,還有累加器ACC,一般會把運算的操作數(shù)事先存放在累加器ACC當中,或者暫存器當中,然后傳到ALU單元當中去做運算,運算的結果會返回到累加器ACC或者轉存器,或者存儲單元當中,這個是由不同的尋址方式和不同的指令來決定的。
寄存器B主要是用來做乘除法運算,乘除法指令需要用到寄存器B,在乘法的時候是用來存放乘數(shù)的,在除法指令的時候存放除數(shù)的結果,有一部分也要保存到寄存器B當中,當不用乘除法指令的時候,寄存器B可以作為普通的寄存器來使用,暫存器或者寄存器實際上就是一個內部的單元,內部ROM的單元。
CPU是8位的寄存器,就相當于是我們去超市來寄存東西的地方,把東西放在那然后可以再取走,就是這么一個暫時存放的地方,它存放的是一個八位的二進制數(shù),ALU當中進行運算,把運算結果還要返回過去,PSW是特殊功能寄存器,SFR是內部REM當中高128個字節(jié),就是從80H到FFH地址單元當中的21個特殊功能寄存器,PSW也是其中的一個,PSW叫做程序狀態(tài)字寄存器,它也是一個八位的寄存器,它主要用來存放的是本次運放的結果的特征狀態(tài),或者叫特征信息,它是從ALU指向,就是說把數(shù)據(jù)放到ALU進行運算,在運算的過程當中會有一些狀態(tài)信息進行輸出,會以PFW狀態(tài)字的形式來呈現(xiàn),可以通過查詢PSW當中的狀態(tài)信息來表明當前的運算的一個問題,處理器的一個相關的工作狀態(tài),可以通過PSW來取得。
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