51單片機的內部存儲結構是怎樣的?

時間：2020-11-04 13:55
發布：廈門達內IT培訓
來源：疑難解答
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我們來思考一個問題，當我們在編程器中把一條指令寫進單片要內部，然后取下單片機，單片機就可以執行這條指令，那么這條指令一定保存在單片機的某個地方，并且這個地方在單片機掉電后依然可以保持這條指令不會丟失，這是個什么地方呢?這個地方就是單片機內部的只讀存儲器即ROM(READ ONLY MEMORY)。

為什么稱它為只讀存儲器?

剛才我們不是明明把兩個數字寫進去了嗎?原來在89C51中的ROM是一種電可擦除的ROM，稱為FLASH ROM，剛才我們是用的編程器，在特殊的條件下由外部設備對ROM進行寫的操作，在單片機正常工作條件下，只能從那面讀，不能把數據寫進去，所以我們還是把它稱為ROM。

數的本質和物理現象

我們知道，計算機能進行數學運算，這可令我們非常的難以理解，計算機嗎，我們雖不了解它的組成，但它總只是一些電子元器件，怎么能進行數學運算呢?我們做數學題如37+45是這樣做的，先在紙上寫37，然后在下面寫45，然后大腦運算，最后寫出結果。

什么是位?什么是字節?

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。

一根線能表于0和1，兩根線能表達00，01，10，11四種狀態，也就是能表于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位就稱之為一個字節(BYTE)。

不要問我為什么是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么，只能說：它是一種規定，大家在以后的學習過程中也要注意這個問題)

存儲器的工作原理

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，計算機也沒什么神秘的嗎。

圖一

圖2

讓我們看圖1。單片機里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，至于電荷在小格子里是怎樣存的，就不用我們操心了，你能把電線想象成水管，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1，一個存儲器有好多單元，線是并聯的，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。

那么，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?事情可沒那么簡單，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，怎么辦?要想法減少線的數量。

我們有一種辦法稱這為譯碼，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。