CPU的工作原理
让我们通过一个具体运算3+4,来说明CPU的操作过程吧。
假设保存在内存中的程序和数据如下。
◇步骤1:当程序被执行时,CPU就读取当前PC指向的地址0000中的指令(该操作称为指令读取)。经过解码威廉希尔官方网站
解读后,这条指令的意思是“读取0100地址中的内容,然后,保存到寄存器1”。于是CPU就执行指令,从0100地址中读取数据,存入寄存器1。
寄存器1: 0→3(由0变为3)
由于执行了1条指令,因此,PC的值变为0001
◇步骤2:由于PC的值为0001,因此CPU就读取0001地址中的指令,经解码威廉希尔官方网站
解码后,CPU执行该指令。然后PC再加1。
寄存器2:0→4(由0变为4)
PC:0001→0000
◇步骤3:由于PC的值为0002,因此CPU从0002地址中读取指令,送给指令解码威廉希尔官方网站
。解码结果是:将寄存器1和寄存器2相加,然后将结果存于寄存器1。
寄存器1:3→7
PC:2→3
于是3+4的结果7被存于寄存器1,加法运算结束。CPU就是这样,依次处理每一条简单的指令。
能记忆的内存
内存是单片机的记忆装置,主要记忆程序和数据,大体上分为ROM和RAM两大类。
◇ROM
ROM(Read Only Memory)是只读内存的简称。保存在ROM中的数据不能删除,也不会因断电而丢失。ROM主要用于保存用户程序和在程序执行中保持不变的常数。
大多数瑞萨(Renesas)的单片机都用闪存作为ROM。这是因为闪存不仅可以象ROM一样,即使关机也不会丢失数据,而且还允许修改数据。
◇RAM
RAM(Random Access Memory)是可随机读/写内存的简称。可以随时读写数据,但关机后,保存在RAM中的数据也随之消失。主要用于存储程序中的变量。
在单芯片单片机中(*1),常常用SRAM作为内部RAM。SRAM允许高速访问,但是,内部结构太复杂,很难实现高密度集成,不适合用作大容量内存。
除SRAM外,DRAM也是常见的RAM。DRAM的结构比较容易实现高密度集成,因此,比SRAM的容量大。但是,将高速逻辑威廉希尔官方网站
和DRAM安装于同一个晶片上较为困难,因此,一般在单芯片单片机中很少使用,基本上都是用作外围威廉希尔官方网站
。
(*1)单芯片单片机是指:将CPU,ROM,RAM,振荡威廉希尔官方网站
,定时器和串行I/F等集成于一个LSI的微处理器。单芯片单片机的基础上再配置一些系统的主要外围威廉希尔官方网站
,而形成的大规模集成威廉希尔官方网站
称为系统LSI。
CPU的工作原理
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假设保存在内存中的程序和数据如下。
◇步骤1:当程序被执行时,CPU就读取当前PC指向的地址0000中的指令(该操作称为指令读取)。经过解码威廉希尔官方网站
解读后,这条指令的意思是“读取0100地址中的内容,然后,保存到寄存器1”。于是CPU就执行指令,从0100地址中读取数据,存入寄存器1。
寄存器1: 0→3(由0变为3)
由于执行了1条指令,因此,PC的值变为0001
◇步骤2:由于PC的值为0001,因此CPU就读取0001地址中的指令,经解码威廉希尔官方网站
解码后,CPU执行该指令。然后PC再加1。
寄存器2:0→4(由0变为4)
PC:0001→0000
◇步骤3:由于PC的值为0002,因此CPU从0002地址中读取指令,送给指令解码威廉希尔官方网站
。解码结果是:将寄存器1和寄存器2相加,然后将结果存于寄存器1。
寄存器1:3→7
PC:2→3
于是3+4的结果7被存于寄存器1,加法运算结束。CPU就是这样,依次处理每一条简单的指令。
能记忆的内存
内存是单片机的记忆装置,主要记忆程序和数据,大体上分为ROM和RAM两大类。
◇ROM
ROM(Read Only Memory)是只读内存的简称。保存在ROM中的数据不能删除,也不会因断电而丢失。ROM主要用于保存用户程序和在程序执行中保持不变的常数。
大多数瑞萨(Renesas)的单片机都用闪存作为ROM。这是因为闪存不仅可以象ROM一样,即使关机也不会丢失数据,而且还允许修改数据。
◇RAM
RAM(Random Access Memory)是可随机读/写内存的简称。可以随时读写数据,但关机后,保存在RAM中的数据也随之消失。主要用于存储程序中的变量。
在单芯片单片机中(*1),常常用SRAM作为内部RAM。SRAM允许高速访问,但是,内部结构太复杂,很难实现高密度集成,不适合用作大容量内存。
除SRAM外,DRAM也是常见的RAM。DRAM的结构比较容易实现高密度集成,因此,比SRAM的容量大。但是,将高速逻辑威廉希尔官方网站
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(*1)单芯片单片机是指:将CPU,ROM,RAM,振荡威廉希尔官方网站
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称为系统LSI。
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