1.2 單片機(jī)內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)

一臺(tái)能夠工作的計(jì)算機(jī)要有這樣幾個(gè)部分構(gòu)成：CPU（進(jìn)行控制、運(yùn)算）、RAM（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、ROM（程序存儲(chǔ)）、輸入/輸出設(shè)備（如串行口、并行輸出口等）。在個(gè)人計(jì)算機(jī)上這些部分被分成若干塊芯片，安裝在一個(gè)稱(chēng)為主板的印制電路板上。而在單片機(jī)中，這些部分，全部被做到一塊集成電路芯片中了，所以就稱(chēng)為單片（單芯片）機(jī)，而且有一些單片機(jī)中除了上述組成部分外，還集成了其他部分，如A/D，D/A等。單片機(jī)內(nèi)部的基本結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。

圖1-1 單片機(jī)內(nèi)部的基本結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)是數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱(chēng)，顧名思義，計(jì)算機(jī)既是利用電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算的裝置，任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)的計(jì)算都是在中央處理器（Central Processing Unit，CPU）中進(jìn)行的；同時(shí)，CPU還要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)整個(gè)工作過(guò)程的控制和管理。CPU一次所能進(jìn)行的數(shù)據(jù)最大長(zhǎng)度（用二進(jìn)制數(shù)來(lái)衡量）稱(chēng)為計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)，單片機(jī)通常有4位、8位和16位這幾種類(lèi)型。

輸入/輸出接口（Input/Output Interface，I/O）是計(jì)算機(jī)與外界交換數(shù)據(jù)的通道，需要計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)處理后的數(shù)據(jù)和控制命令（也是數(shù)字信號(hào)）都得通過(guò)I/O接口實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備的交換。I/O接口可以分為兩大類(lèi)：并行接口和串行接口。

單片機(jī)中的存儲(chǔ)器按作用來(lái)分，也可分為兩大類(lèi)：程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。在單片機(jī)中，程序存儲(chǔ)器通常使用只讀存儲(chǔ)器（Read Only Memory，ROM）。在ROM中，存儲(chǔ)單片機(jī)要執(zhí)行的程序、常數(shù)和表格。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通常使用隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器（Random Access Memory，RAM）。在RAM中，存儲(chǔ)單片機(jī)要處理的數(shù)據(jù)、運(yùn)算的中間數(shù)據(jù)和最終的結(jié)果等。

既然單片機(jī)是數(shù)字電子計(jì)算機(jī)，單片機(jī)所能處理的信號(hào)只能是“數(shù)字”。這句話有以下幾個(gè)含義：

① 單片機(jī)所能處理的信號(hào)只能是“數(shù)字”，而且只能是由“0”和“1”兩種信號(hào)組成的二進(jìn)制數(shù)，其他任何需要單片機(jī)處理的信號(hào)最終都必須用（也必定能夠用）二進(jìn)制數(shù)表示。

②單片機(jī)所能執(zhí)行的指令也只能是由“0”和“1”兩種信號(hào)組成的二進(jìn)制數(shù)。由二進(jìn)制數(shù)表示的指令又稱(chēng)為機(jī)器碼。由于機(jī)器碼難懂、不易記，人們通常采用助記符來(lái)表示單片機(jī)的指令。助記符通常都是由表示指令所完成的功能英文單詞縮略而成，因而用助記符表示單片機(jī)的指令比機(jī)器碼要容易得多，參見(jiàn)《附錄A標(biāo)準(zhǔn)8051單片機(jī)指令說(shuō)明》。

③ 由①、②兩條可知，單片機(jī)所執(zhí)行的指令和數(shù)據(jù)都是由二進(jìn)制數(shù)表示的，其運(yùn)算也只能采用二進(jìn)制。顯然，CPU中的部件也只能是存儲(chǔ)和運(yùn)算（處理）數(shù)字電路，也就是存儲(chǔ)器或稱(chēng)為寄存器的功能不僅僅是為了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而是有些“特殊”功能，如單片機(jī)中主要完成算術(shù)、邏輯運(yùn)算的寄存器——累加器（Accumulator，ACC），控制程序運(yùn)行的程序計(jì)數(shù)器（Program Counter，PC）等。所以，CPU中的這些存儲(chǔ)器又稱(chēng)“特殊寄存器或?qū)Ｓ眉拇嫫鳎⊿pecified Register）”。

④ 不僅如此，不管是并行I/O接口（Parallel Port）還是串行I/O接口（Serial Port），單片機(jī)也是通過(guò)讀、寫(xiě)這些I/O接口的特殊寄存器與外部電路交換數(shù)據(jù)（信息）的。