什么是51單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)?當(dāng)我們?cè)诰幊唐髦邪岩粭l指令寫(xiě)進(jìn)單片要內(nèi)部，然后取下單片機(jī)，單片機(jī)就可以執(zhí)行這條指令，那么這條指令一定保存在單片機(jī)的某個(gè)地方，并且這個(gè)地方在單片機(jī)掉電后依然可以保持這條指令不會(huì)丟失，這是個(gè)什么地方呢?這個(gè)地方就是單片機(jī)內(nèi)部的只讀存儲(chǔ)器即 ROM(READ ONLY MEMORY)。

01、為什么稱(chēng)它為只讀存儲(chǔ)器?

剛才我們不是明明把兩個(gè)數(shù)字寫(xiě)進(jìn)去了嗎?原來(lái)在 89C51 中的 ROM 是一種電可擦除的 ROM，稱(chēng)為 FLASH ROM，剛才我們是用的編程器，在特殊的條件下由外部設(shè)備對(duì) ROM 進(jìn)行寫(xiě)的操作，在單片機(jī)正常工作條件下，只能從那面讀，不能把數(shù)據(jù)寫(xiě)進(jìn)去，所以我們還是把它稱(chēng)為 ROM。

02、數(shù)的本質(zhì)和物理現(xiàn)象

我們知道，計(jì)算機(jī)能進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，這可令我們非常的難以理解，計(jì)算機(jī)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(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算呢?我們做數(shù)學(xué)題如 37+45 是這樣做的，先在紙上寫(xiě) 37，然后在下面寫(xiě) 45，然后大腦運(yùn)算，最后寫(xiě)出結(jié)果，運(yùn)算的原材料：37、45 和結(jié)果：82 都是寫(xiě)在紙上的，計(jì)算機(jī)中又是放在什么地方呢?

為了解決這個(gè)問(wèn)題，先讓我們做一個(gè)實(shí)驗(yàn)：這里有一盞燈，我們知道燈要么亮，要么不亮，就有兩種狀態(tài)，我們能用’0’和’1’來(lái)代替這兩種狀態(tài)，規(guī)定亮為’1’，不亮為’0’?，F(xiàn)在放上兩盞燈，一共有幾種狀態(tài)呢?我們列表來(lái)看一下：

請(qǐng)大家自已寫(xiě)上 3 盞燈的情況 000 001 010 011 100 101 110 111

我們來(lái)看，這個(gè) 000，001，101 不就是我們學(xué)過(guò)的的二進(jìn)制數(shù)嗎?本來(lái)，燈的亮和滅只是一種物理現(xiàn)象，可當(dāng)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(shù)字了。

讓我們?cè)俪橄笠徊?，燈為什么?huì)亮呢?看電路 1，是因?yàn)檩敵鲭娐份敵龈唠娖?，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(lái)替代了。這樣，數(shù)字就和電平的高、低聯(lián)系上了。(請(qǐng)想一下，我們還看到過(guò)什么樣的類(lèi)似的例程呢?(海軍之)燈語(yǔ)、旗語(yǔ)，電報(bào)，甚至紅、綠燈)

03、什么是位?什么是字節(jié)?

通過(guò)上面的實(shí)驗(yàn)我們已經(jīng)知道：一盞燈亮或者說(shuō)一根線(xiàn)的電平的高低，能代表兩種狀態(tài)：0 和 1。實(shí)際上這就是一個(gè)二進(jìn)制位，因此我們就把一根線(xiàn)稱(chēng)之為一“位”，用 BIT 表示。

一根線(xiàn)能表于 0 和 1，兩根線(xiàn)能表達(dá) 00，01，10，11 四種狀態(tài)，也就是能表于 0 到 3，而三根能表達(dá) 0-7，計(jì)算機(jī)中常常用 8 根線(xiàn)放在一起，同時(shí)計(jì)數(shù)，就能表過(guò)到 0-255 一共 256 種狀態(tài)。這 8 根線(xiàn)或者 8 位就稱(chēng)之為一個(gè)字節(jié)(BYTE)。

不要問(wèn)我為什么是 8 根而不是其它數(shù)，因?yàn)槲乙膊恢馈?計(jì)算機(jī)世界是一本人造的世界，不是自然界，很多事情你無(wú)法問(wèn)為什么，只能說(shuō)：它是一種規(guī)定，大家在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中也要注意這個(gè)問(wèn)題)

04、存儲(chǔ)器的工作原理

存儲(chǔ)器就是用來(lái)存放數(shù)據(jù)的地方。它是利用電平的高低來(lái)存放數(shù)據(jù)的，也就是說(shuō)，它存放的實(shí)際上是電平的高、低，而不是我們所習(xí)慣認(rèn)為的 1234 這樣的數(shù)字，這樣，我們的一個(gè)謎團(tuán)就解開(kāi)了，計(jì)算機(jī)也沒(méi)什么神秘的嗎。

圖 2

圖 3

讓我們看圖 2。單片機(jī)里面都有這樣的存儲(chǔ)器，這是一個(gè)存儲(chǔ)器的示意圖：一個(gè)存儲(chǔ)器就象一個(gè)個(gè)的小抽屜，一個(gè)小抽屜里有八個(gè)小格子，每個(gè)小格子就是用來(lái)存放“電荷”的，電荷通過(guò)與它相連的電線(xiàn)傳進(jìn)來(lái)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(xiàn)想象成水管，小格子里的電荷就象是水，那就好理解了。存儲(chǔ)器中的每個(gè)小抽屜就是一個(gè)放數(shù)據(jù)的地方，我們稱(chēng)之為一個(gè)“單元”。

有了這么一個(gè)構(gòu)造，我們就能開(kāi)始存放數(shù)據(jù)了，想要放進(jìn)一個(gè)數(shù)據(jù) 12，也就是 00001100，我們只要把第二號(hào)和第三號(hào)小格子里存滿(mǎn)電荷，而其它小格子里的電荷給放掉就行了(看圖 3)。

可是問(wèn)題出來(lái)了，看圖 2，一個(gè)存儲(chǔ)器有好多單元，線(xiàn)是并聯(lián)的，在放入電荷的時(shí)候，會(huì)將電荷放入所有的單元中，而釋放電荷的時(shí)候，會(huì)把每個(gè)單元中的電荷都放掉，這樣的話(huà)，不管存儲(chǔ)器有多少個(gè)單元，都只能放同一個(gè)數(shù)，這當(dāng)然不是我們所希望的，因此，要在結(jié)構(gòu)上稍作變化，看圖 2，在每個(gè)單元上有個(gè)控制線(xiàn)，我想要把數(shù)據(jù)放進(jìn)哪個(gè)單元，就給一個(gè)信號(hào)這個(gè)單元的控制線(xiàn)，這個(gè)控制線(xiàn)就把開(kāi)關(guān)打開(kāi)，這樣電荷就能自由流動(dòng)了，而其它單元控制線(xiàn)上沒(méi)有信號(hào)，所以開(kāi)關(guān)不打開(kāi)，不會(huì)受到影響，這樣，只要控制不一樣單元的控制線(xiàn)，就能向各單元寫(xiě)入不一樣的數(shù)據(jù)了，同樣，如果要某個(gè)單元中取數(shù)據(jù)，也只要打開(kāi)對(duì)應(yīng)的控制開(kāi)關(guān)就行了。

那么，我們?cè)鯓觼?lái)控制各個(gè)單元的控制線(xiàn)呢?這個(gè)還不簡(jiǎn)單，把每個(gè)單元元的控制線(xiàn)都引到集成電路的外面不就行了嗎?事情可沒(méi)那么簡(jiǎn)單，一片 27512 存儲(chǔ)器中有 65536 個(gè)單元，把每根線(xiàn)都引出來(lái)，這個(gè)集成電路就得有 6 萬(wàn)多個(gè)腳?不行，怎么辦?要想法減少線(xiàn)的數(shù)量。

我們有一種辦法稱(chēng)這為譯碼，簡(jiǎn)單介紹一下：一根線(xiàn)能代表 2 種狀態(tài)，2 根線(xiàn)能代表 4 種狀態(tài)，3 根線(xiàn)能代表幾種，256 種狀態(tài)又需要幾根線(xiàn)代表?8 種，8 根線(xiàn)，所以 65536 種狀態(tài)我們只需要 16 根線(xiàn)就能代表了。以上就是51單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)解析，希望能給大家?guī)椭?