在大學(xué)學(xué)了2年的單片機，差不多也用了兩年的單片機了，但是對其內部細致的工作原來(lái)還是有點(diǎn)模糊不清（可能平時(shí)的應用可以不涉及到底層工作原理，大部分工作都讓編譯器和匯編器替我們做了，這也阻礙了我們對底層工作原理的了解?。?。一直在不知其理的狀態(tài)下開(kāi)發(fā)了這么多年，內心有很多疑問(wèn)，也有一種被架空的感覺(jué)?？赡芪冶容^喜歡踏實(shí)，所以一直想把內部原理搞明白，這里總結了幾點(diǎn)。 首先，我們分析一下單片機（一般處理器）的大致工作原理吧。我們都學(xué)過(guò)簡(jiǎn)單的加法電路，計數電路，存儲器讀寫(xiě)電路和其它具有特定功能的時(shí)序電路，這些都是數字電路的時(shí)序電路課程中的簡(jiǎn)單的應用，我們可以把單片機理解為由這些基本時(shí)序電路組合而成的較為復雜的數字電路。在正常程序執行流程下，單片機在時(shí)鐘時(shí)序的推動(dòng)下PC自動(dòng)計數，控制器根據PC值從程序存儲器ROM中讀取程序代碼（一條指令的存儲空間有可能占用一個(gè)字節，也有可能占用兩個(gè)字節，最多占用三個(gè)字節），經(jīng)過(guò)程序代碼譯碼后可以得到具體的操作方式（如MOV操作）和操作數（如RO,R1）。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201611/321408.htm 其次，我們理解一下指令系統。我們可以把單片機的一條指令理解為單片機支持的可執行的一個(gè)小流程，當然這個(gè)流程是需要單片機內部工藝和硬件的支持的（所以一般單片機指令系統的指令都是有限的，如51單片機支持111條指令）。我們可以理解成一個(gè)系列的單片機指令越多（當然這里指的指令都是有意義的指令），單片機運行就會(huì )越靈活越高效，當然這對單片機內部處理器硬件要求也越高，這也是制約單片機高效處理的因素之一，不過(guò)當下一些高端的單片機系列如ARM系列單片機在指令系統方面已經(jīng)非常高效。
我們都知道存儲指令是需要存儲空間的，也就是內部ROM，執行指令需要執行時(shí)間，也就是指令周期。對于51單片機中的111條指令最多占用三個(gè)字節的存儲空間，指令最大的程序執行周期是四個(gè)時(shí)鐘周期（即乘法和除法指令）。這里的存儲空間指的是匯編代碼匯編成機器碼后，機器碼占用的存儲空間。這里我們或許會(huì )思考，一條機器語(yǔ)言必須要包含足夠的信息，單片機才能夠根據指令運行程序。如MOV ACC #0xff 對于這條語(yǔ)句必須占用兩個(gè)以上字節，因為數據“0xff”占用一個(gè)字節，還需要存儲操作方式MOV和ACC兩個(gè)信息。但是如果要對一個(gè)地址如0xffff賦一個(gè)0xffff的值，那這樣理解不是要至少占用5個(gè)字節（4個(gè)字節分別存儲操作地址和操作數，1個(gè)字節存儲操作方式）?？赡艽髱焸円幌驴闯隽藛?wèn)題所在，不過(guò)當初我就是有這么思考過(guò)。結合51指令系統根本沒(méi)有直接進(jìn)行將一個(gè)16位數賦值給一個(gè)16位地址的指令（我承認當時(shí)我想多了），這需要由很多指令組合完成操作，那內部存儲方式也就是很多指令一起的存儲方式了（可能遠不止5個(gè)字節）。這也是指令系統的微妙之處，他既要考慮存儲空間，也要考慮執行周期，同時(shí)還要考慮指令功能的全面性。
在51系列單片機中指令中一個(gè)周期是可以同時(shí)讀取兩個(gè)字節的代碼，這相對一個(gè)周期讀取一個(gè)字節的方式來(lái)說(shuō)一定程度上也減少了雙字節指令的執行周期。由于讀取三字節的指令至少占用兩個(gè)周期，所以三字節指令執行周期必須是兩個(gè)周期及以上。
以上是各個(gè)指令對應的匯編指令碼，機器碼和機器執行周期，有助于理解指令的細節。
對于指令系統中不同指令是有不同的尋址方式的，這是單片機內部對數據處理的一套機制，任何其他操作都是建立在這套機制之上的。所以對指令系統的理解有助于對單片機內部的細節工作過(guò)程的理解和運用。
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