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單片機有哪些結構-單片機的基本結構
單片機誕生以來,人們對其研究就從未中斷過,經(jīng)過多年的發(fā)展,單片機的性能不斷完善,加上單片機具有價格便宜、使用便捷、功能強大等優(yōu)點,目前已被廣泛應用在各個生產(chǎn)領域中。下面，小編為大家分享單片機的基本結構，希望對大家有所幫助!
控制器
控制器由程序計數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時序發(fā)生器和操作控制器等組成，是發(fā)布命令的“決策機構”，即協(xié)調和指揮整個微機系統(tǒng)的操作。其主要功能有：
(1) 從內存中取出一條指令，并指出下一條指令在內存中的位置。
(2) 對指令進行譯碼和測試，并產(chǎn)生相應的操作控制信號，以便于執(zhí)行規(guī)定的動作。
(3) 指揮并控制CPU、內存和輸入輸出設備之間數(shù)據(jù)流動的方向。
微處理器內通過內部總線把ALU、計數(shù)器、寄存器和控制部分互聯(lián)，并通過外部總線與外部的存儲器、輸入輸出接口電路聯(lián)接。外部總線又稱為系統(tǒng)總線，分為數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CB。通過輸入輸出接口電路，實現(xiàn)與各種外圍設備連接。
運算器
運算器由運算部件——算術邏輯單元(Arithmetic & Logical Unit，簡稱ALU)、累加器和寄存器等幾部分組成。ALU的作用是把傳來的數(shù)據(jù)進行算術或邏輯運算，輸入來源為兩個8位數(shù)據(jù)，分別來自累加器和數(shù)據(jù)寄存器。
ALU能完成對這兩個數(shù)據(jù)進行加、減、與、或、比較大小等操作，最后將結果存入累加器。例如，兩個數(shù)6和7相加，在相加之前，操作數(shù)6放在累加器中，7放在數(shù)據(jù)寄存器中，當執(zhí)行加法指令時，ALU即把兩個數(shù)相加并把結果13存入累加器，取代累加器原來的內容6。
運算器有兩個功能：
(1) 執(zhí)行各種算術運算。
(2) 執(zhí)行各種邏輯運算，并進行邏輯測試，如零值測試或兩個值的比較。
運算器所執(zhí)行全部操作都是由控制器發(fā)出的控制信號來指揮的，并且，一個算術操作產(chǎn)生一個運算結果，一個邏輯操作產(chǎn)生一個判決。
主要寄存器
(1)累加器A
累加器A是微處理器中使用最頻繁的寄存器。在算術和邏輯運算時它有雙功能：運算前，用于保存一個操作數(shù);運算后，用于保存所得的和、差或邏輯運算結果。
(2)數(shù)據(jù)寄存器DR
數(shù)據(jù)寄存器通過數(shù)據(jù)總線向存儲器和輸入/輸出設備送(寫)或取(讀)數(shù)據(jù)的暫存單元。它可以保存一條正在譯碼的指令，也可以保存正在送往存儲器中存儲的一個數(shù)據(jù)字節(jié)等等。
(3)指令寄存器IR和指令譯碼器ID
指令包括操作碼和操作數(shù)。
指令寄存器是用來保存當前正在執(zhí)行的一條指令。當執(zhí)行一條指令時，先把它從內存中取到數(shù)據(jù)寄存器中，然后再傳送到指令寄存器。當系統(tǒng)執(zhí)行給定的指令時，必須對操作碼進行譯碼，以確定所要求的操作，指令譯碼器就是負責這項工作的。其中，指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。
(4)程序計數(shù)器PC
PC用于確定下一條指令的地址，以保證程序能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，因此通常又被稱為指令地址計數(shù)器。在程序開始執(zhí)行前必須將程序的第一條指令的內存單元地址(即程序的首地址)送入PC，使它總是指向下一條要執(zhí)行指令的地址。
(5)地址寄存器AR
地址寄存器用于保存當前CPU所要訪問的內存單元或I/O設備的地址。由于內存與CPU之間存在著速度上的差異，所以必須使用地址寄存器來保持地址信息，直到內存讀/寫操作完成為止。
顯然，當CPU向存儲器存數(shù)據(jù)、CPU從內存取數(shù)據(jù)和CPU從內存讀出指令時，都要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。同樣，如果把外圍設備的地址作為內存地址單元來看的話，那么當CPU和外圍設備交換信息時，也需要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。
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