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標題: 3課:單片機存儲器結構 [打印本頁]

作者: admin 時間: 2013-5-21 02:44
標題: 3課:單片機存儲器結構

單片機內部存儲結構分析
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呢？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，運算的原材料：37、45和結果：82都是寫在紙上的，計算機中又是放在什么地方呢？為了解決這個問題，先讓我們做一個實驗：這里有一盞燈，我們知道燈要么亮，要么不亮，就有兩種狀態，我們能用’0’和’1’來代替這兩種狀態，規定亮為’1’，不亮為’0’。現在放上兩盞燈，一共有幾種狀態呢？我們列表來看一下：

狀態

表達

0 0

0 1

1 0

1 1

請大家自已寫上3盞燈的情況000 001 010 011 100 101 110 111

我們來看，這個000，001，101 不就是我們學過的的二進制數嗎？本來，燈的亮和滅只是一種物理現象，可當我們把它們按一按的次序排更好后，燈的亮和滅就代表了數字了。讓我們再抽象一步，燈為什么會亮呢？看電路1，是因為輸出電路輸出高電平，給燈通了電。因此，燈亮和滅就能用電路的輸出是高電平還是低電平來替代了。這樣，數字就和電平的高、低聯系上了。（請想一下，我們還看到過什么樣的類似的例程呢？（海軍之）燈語、旗語，電報，甚至紅、綠燈）

什么是位：
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。

什么是字節：
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：

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，計算機也沒什么神秘的嗎。

圖2

圖3

讓我們看圖2。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2，一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。

2、存儲器譯碼
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。

半導體存儲器的分類

按功能能分為只讀和隨機存取存儲器兩大類。所謂只讀，從字面上理解就是只能從里面讀，不能寫進去，它類似于我們的書本，發到我們手回之后，我們只能讀里面的內容，不能隨意更改書本上的內容。只讀存儲器的英文縮寫為ROM（READ ONLY MEMORY）

所謂隨機存取存儲器，即隨時能改寫，也能讀出里面的數據，它類似于我們的黑板，我能隨時寫東西上去，也能用黑板擦擦掉重寫。隨機存儲器的英文縮寫為RAM（Random Access Memory）這兩種存儲器的英文縮寫一定要記牢。

注意：所謂的只讀和隨機存取都是指在正常工作情況下而言，也就是在使用這塊存儲器的時候，而不是指制造這塊芯片的時候。不然，只讀存儲器中的數據是怎么來的呢？其實這個道理也很好理解，書本拿到我們手里是不能改了，能當它還是原材料——白紙的時候，當然能由印刷廠印上去了。

順便解釋一下其它幾個常見的概念。

PROM，稱之為可編程存儲器。這就象我們的練習本，買來的時候是空白的，能寫東西上去，可一旦寫上去，就擦不掉了，所以它只能用寫一次，要是寫錯了，就報銷了。（現在已經被淘汰）

EPROM，稱之為紫外線擦除的可編程只讀存儲器。它里面的內容寫上去之后，如果覺得不滿意，能用一種特殊的辦法去掉后重寫，這就是用紫外線照射，紫外線就象“消字靈”，能把字去掉，然后再重寫。當然消的次數多了，也就不靈光了，所以這種芯片能擦除的次數也是有限的——幾百次吧。（現在已經被淘汰）

EEPROM，也叫 E2PROM稱之為電可擦可編程只讀存儲器，它和EEPROM類似，寫上去的東西也能擦掉重寫，但它要方便一些，不需要光照了，只要用電就能擦除或者重新改寫數據，所以就方便許多，而且壽命也很長（幾萬到幾十萬次不等）。

FLASH，稱之為閃速存儲器，屬于EEPROM的改進產品，它的最大特點是必須按塊(Block)擦除(每個區塊的大小不定，不同廠家的產品有不同的規格)，而EEPROM則可以一次只擦除一個字節(Byte)。FLASH現在常用于大容量存儲,比如u盤

再次強調，這里的所有的寫都不是指在正常工作條件下。不管是PROM還是EPROM，它們的寫都要有特殊的條件，一般我們用一種稱之為“編程器”的設備來做這項工作，一旦把它裝到它的工作位置，就不能隨便改寫了。

下一課:4課:第一個單片機小程序

作者: 631016442 時間: 2013-5-21 10:59
前幾年學過，都忘記了。這資料不錯，謝謝！

作者: ringer_wlw 時間: 2013-5-25 18:10
了解很多

作者: 張揚青春 時間: 2013-6-8 07:38
能不能多給一些具體的例子，地址分配這一塊總該覺比較模糊

作者: sudo_apt-get 時間: 2013-8-11 16:30
受益匪淺啊感謝樓主

作者: Utopia、 時間: 2013-8-18 10:35
比喻很形象{:soso_e179:}

作者: c2y3h2 時間: 2013-8-31 09:15
謝謝分享！！！！！

作者: ouyang1990 時間: 2013-9-11 22:04
一天看一點

作者: yuqiaojiangzhu 時間: 2013-11-19 23:42
這資料很好啊，通俗易懂，比看枯燥的專業書有意思多了。

作者: zhuguorong19 時間: 2013-12-19 16:54
收益，非常感謝此論壇的幫助！

作者: 易冷 時間: 2013-12-22 15:33
謝謝樓主，個人覺得你寫的比那書寫的還好

作者: yazhou71021 時間: 2013-12-26 22:24
這節很重要

作者: huiyi0319 時間: 2014-3-5 15:30
很好，學習了，謝謝

作者: lixichunedu 時間: 2014-4-5 11:20
像樓主這樣的高人才配做大學老師，現在的大學老師上課一點都沒有趣味，只知道照本宣科PPT 都睡著了，原本美好的單片機學習興趣就是被大學老師磨砂了...

作者: ivmmcu 時間: 2014-4-18 10:41
學習了，thanks。

作者: 雪中梅花 時間: 2014-5-15 14:56
感謝樓主學習了。

作者: bai926117 時間: 2014-5-28 17:30
有些懵！！

作者: yq11999 時間: 2014-6-5 22:39

又學到了

作者: 彭xianyang 時間: 2014-6-16 22:10
樓主好強大真的

作者: 06042021 時間: 2014-7-5 21:39
感謝樓主，比我在教材上學習好多了，一點都不乏味

作者: 亭子 時間: 2014-7-21 15:51
感謝樓主

作者: laotouzi 時間: 2014-7-21 16:34
Good，good。

作者: impel 時間: 2014-7-29 19:50
這資料不錯，謝謝！

作者: zycheng 時間: 2014-8-1 13:14
太棒了

作者: 麟01 時間: 2014-8-4 16:12
初學者，先學單片機還是先學C語言？

作者: 淺墨畫青梅 時間: 2014-8-29 13:51
要是四年前我知道這個論壇該多好啊，現在都畢業了

作者: xi.min 時間: 2014-9-9 22:54
學習了....

作者: mqkcq 時間: 2014-9-21 18:52
樓主厲害

作者: ziyuenet 時間: 2014-10-4 16:55
這資料很好啊，通俗易懂，比看枯燥的專業書有意思多了。

作者: dyp206 時間: 2014-11-12 16:21
通俗易懂，好！

作者: yjj2011 時間: 2014-12-15 15:26
初學者，跟您學習啦

作者: ardu 時間: 2014-12-16 12:04
學習學習

作者: pps111 時間: 2014-12-20 12:17
認真學習中

作者: danhm 時間: 2015-1-29 21:54
大學的時候很喜歡匯編，對這些搞得很清楚，好多年不用了，都忘完了

作者: 我的寶貝 時間: 2015-2-1 16:26
清晰明了。學習了

作者: zzqzhang 時間: 2015-2-24 15:27
謝謝分享，要好好學習。

作者: dimozun 時間: 2015-3-30 19:59
細致解析，贊一個

作者: 愛德華 時間: 2015-4-5 22:58
形象生動！

作者: WDSH 時間: 2015-4-9 20:15
寫的太好了！看了不少的資料，重來沒發現講的這么通俗易懂的！樓主辛苦另了！期望出來更多更好的類似的教程

作者: 孤狼b組 時間: 2015-4-10 17:17
這套課程可不可以打包下載

作者: 十字路口十字路 時間: 2015-4-22 10:11
好資料啊，為什么不能下載，要是能下載就好了

作者: little_c 時間: 2015-6-13 08:38
大學時候學過，比起教材，這絕對的通俗。

作者: robin18532 時間: 2015-7-5 10:53
正適合初學啊！

作者: 1146658338 時間: 2015-7-13 16:58
回復賺積分

作者: hzb123 時間: 2015-8-22 17:17
好形象生動

作者: hzb123 時間: 2015-8-29 21:58
通熟易懂，謝謝

作者: zhang1990 時間: 2015-9-11 18:51
謝謝樓主貢獻...潛心看完他....

作者: yubozhi 時間: 2015-9-27 12:43
太經典了

作者: 隋二 時間: 2015-10-3 20:27
很好很詳細，有的地方有點不懂

作者: madudu 時間: 2015-10-5 21:24
內容有點少，非常感謝

作者: 798265341 時間: 2015-10-16 14:59
講得很好理解，不錯

作者: wlr10120217 時間: 2015-11-14 13:29
講的不錯，通俗易懂

作者: yujuns 時間: 2015-12-1 16:58
有點事

作者: HJZ 時間: 2015-12-21 00:16
樓主能把一些很抽象的理倫用非常簡單的比喻描述清楚，非法佩服！感謝了！

作者: fsdch 時間: 2016-1-23 11:41
"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，"那個有顏色的字，是不是有誤？

作者: forcx99831 時間: 2016-2-23 11:30
高手 666666666

作者: dhs9225 時間: 2016-3-7 15:48
學習中

作者: petertang 時間: 2016-4-2 12:05
跟您學習啦！簡單明了！

作者: 來學習單片機 時間: 2016-4-15 00:21
學習了

作者: zhangjiahe 時間: 2016-4-25 15:09
說得很好，贊一個

作者: 多用表 時間: 2016-4-29 16:58
很好，學習了，謝謝

作者: 張宗學 時間: 2016-5-4 00:27
有點暈

作者: 坑神冷瞳 時間: 2016-6-17 14:55
受教了，萬分感謝

作者: 燕子湖畔 時間: 2016-7-25 15:30
好資料，記下了這個資料還蠻詳細的

作者: yjs 時間: 2016-9-25 10:35
有些內容真心不錯

作者: abc_123 時間: 2016-10-24 09:02
很有用

作者: msifortinet 時間: 2016-10-26 08:32
找到好地方了，自學有方向

作者: B型血 時間: 2016-11-9 17:20
感謝樓主

作者: 隨易而安 時間: 2016-12-3 15:25
學習了，

作者: 華美臥龍 時間: 2016-12-13 14:41
新手來也，感謝分享資料，后人乘涼

作者: 1560233113 時間: 2016-12-14 08:54
漲知識來

作者: 785240005 時間: 2017-1-26 14:14

這個好啊這個好

作者: zm614 時間: 2017-3-10 19:04
贊一個

作者: zm614 時間: 2017-3-10 19:04
復習一下

作者: Jjinheart 時間: 2017-4-8 21:39
謝謝大神的講解

作者: 天下潞商 時間: 2017-4-10 06:41
樓主好強大真的。

作者: 姜姜姜姜 時間: 2017-4-13 20:43
老師講的很詳細

作者: xiaosheng0707 時間: 2017-4-14 14:36
樓主好強大真的

作者: 心情1314 時間: 2017-4-14 21:57
謝謝分享！！！！！

作者: 偶也 時間: 2017-4-27 21:17
大神帶飛

作者: 偶也 時間: 2017-4-27 21:18
大神帶飛

作者: Dymon 時間: 2017-5-23 16:12
發現了一個不錯的論壇，這里邊資料還是比較全面的，可以好好復習一下了

作者: 820590074 時間: 2017-5-28 12:06
謝謝分享。謝謝奉獻。謝謝樓主。

作者: 偉訊科技 時間: 2017-5-31 09:29
能不能多給一些具體的例子，地址分配這一塊總該覺比較模糊

作者: lanshou 時間: 2017-7-21 10:48
單元和小抽屜里的格子是一樣嗎？

作者: SIMPLE千堆雪 時間: 2017-7-22 08:59
很通俗易懂啊謝謝樓主

作者: 發如雪 時間: 2017-8-1 19:37
謝謝提供

作者: Jackps27 時間: 2017-10-9 10:39
來抱抱樓主的大腿，剛剛開始接觸，完全小白

作者: 老老家伙 時間: 2017-10-13 07:58
對存儲器開始有一點點認識。謝謝！

作者: 孫唱唱 時間: 2017-10-24 18:22
以前只知道程序存儲器ROM不知道read olny memory.只知道數據存儲器RAM不知道random access memory.漲姿勢了

作者: 電子FSY 時間: 2017-10-25 21:49
謝謝分享

作者: 白龍魚服 時間: 2017-10-30 12:40
謝謝分享

作者: lyone2010 時間: 2017-11-2 03:25
謝謝分享，通俗易懂。

作者: 行癡 時間: 2017-11-6 15:43
謝謝分享！

作者: 追風箏 時間: 2017-11-9 09:38
感謝，贊一個

作者: allenlinhao 時間: 2017-12-4 11:49
不錯，辛苦了

作者: chen19890708 時間: 2017-12-4 13:55
一點一滴學吧

作者: wyuejun8888 時間: 2017-12-8 09:56
講的太形象了，教授級別了

作者: 小小黃 時間: 2017-12-10 11:52
新手，慢慢消化！！！

作者: 關閉v 時間: 2017-12-27 19:17
厲害了了了了了

歡迎光臨 (http://www.zg4o1577.cn/bbs/)