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    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

    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。

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