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在上課之前，我們先來復(fù)習(xí)一下《第三課：單片機常用名詞解釋》中有關(guān)存儲器的內(nèi)容。 存儲器：用來存放計算機中的所有信息：包括程序、原始數(shù)據(jù)、運算的中間結(jié)果及最終結(jié)果等。 只讀存儲器（ROM）：只讀存儲器在使用時，只能讀出而不能寫入，斷電后ROM中的信息不會丟失。因此一般用來存放一些固定程序，如監(jiān)控程序、子程序、字庫及數(shù)據(jù)表等。ROM按存儲信息的方法又可分為以下幾種：
1、掩膜ROM：
掩膜ROM也稱固定ROM，它是由廠家編好程序?qū)懭隦OM（稱固化）供用戶使用，用戶不能更改內(nèi)部程序，其特點是價格便宜。
2、可編程的只讀存儲器（PROM）：
它的內(nèi)容可由用戶根據(jù)自已所編程序一次性寫入，一旦寫入，只能讀出，而不能再進行更改，這類存儲器現(xiàn)在也稱為OTP（Only Time Programmable）。
3、可改寫的只讀存儲器EPROM：
前兩種ROM只能進行一次性寫入，因而用戶較少使用，目前較為流行的ROM芯片為EPROM。因為它的內(nèi)容可以通過紫外線照射而徹底擦除，擦除后又可重新寫入新的程序。
4、可電改寫只讀存儲器（EEPROM）：
EEPROM可用電的方法寫入和清除其內(nèi)容，其編程電壓和清除電壓均與微機CPU的5V工作電壓相同，不需另加電壓。它既有與RAM一樣讀寫操作簡便，又有數(shù)據(jù)不會因掉電而丟失的優(yōu)點，因而使用極為方便�，F(xiàn)在這種存儲器的使用最為廣泛。 隨機存儲器（RAM）：
這種存儲器又叫讀寫存儲器。它不僅能讀取存放在存儲單元中的數(shù)據(jù)，還能隨時寫入新的數(shù)據(jù)，寫入后原來的數(shù)據(jù)就丟失了。斷電后RAM中的信息全部丟失。因些，RAM常用于存放經(jīng)常要改變的程序或中間計算結(jié)果等信息。
RAM按照存儲信息的方式，又可分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。
1、靜態(tài)SRAM：其特點是只要有電源加于存儲器，數(shù)據(jù)就能長期保存。
2、動態(tài)DRAM：寫入的信息只能保存若干ms時間，因此，每隔一定時間必須重新寫入一次，以保持原來的信息不變。
可現(xiàn)場改寫的非易失性存儲器：
這種存儲器的特點是：從原理上看，它們屬于ROM型存儲器，從功能上看，它們又可以隨時改寫信息，作用又相當(dāng)于RAM。所以，ROM、RAM的定義和劃分已逐漸的失去意義。
1、快擦寫存儲器（FLASH）
這種存儲器是在EPROM和EEPROM的制造基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一種非易失性存儲器。其集成度高，制造成本低于DRAM，既具有SRAM讀寫的靈活性和較快的訪問速度，又具有ROM在斷電后可不丟失信息的特點，所以發(fā)展迅速。
2、鐵電存儲器FRAM
它是利用鐵電材料極化方向來存儲數(shù)據(jù)的。它的特點是集成度高，讀寫速度快，成本低，讀寫周期短。 通過前面的學(xué)習(xí)，我們已知道存儲器是計算機的重組成部份。存儲器是由大量緩沖寄存器組成的，其用途是存放程序和數(shù)據(jù)，使計算機具有記憶功能。這些程序和數(shù)據(jù)在存儲器中是以二進制代碼表示的。根據(jù)計算機的命令，按照指定地址，可以把代碼取出來或存入新代碼。 在這節(jié)課，我們的學(xué)習(xí)重點就是來研究一下存儲器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理及其存儲器的主要的技術(shù)指標(biāo)。 第一個要學(xué)習(xí)的問題：存儲器單元和存儲單元地址：
存儲器是由大量寄存器組成的，其中每一個寄存器就稱為一個存儲單元。它可存放一個有獨立意義的二進制代碼。一個代碼由若干位（bit）組成，代碼的位數(shù)稱為位長，習(xí)慣上也稱為字長。
每個存儲單元存放幾位二進制數(shù)呢？一般情況下，計算機中一個代碼的位數(shù)和它的算術(shù)運算單元的位數(shù)是相同的。例如，8051單片機中算術(shù)單元是8位，則字長就是8位。在計算機中把一個8位的二進制代碼稱為一個字節(jié)（Byte），常寫為B。對于一個8位二進制代碼的最低位稱為第0位（位0），最高位稱為第7位（位7）。
在計算機中的存儲器往往有成千上萬個存儲單元，為了使存入和取出不發(fā)生混淆，必須給每個存儲單元一個唯一的固定編號，這個編號就稱為存儲單元的地址。因為存儲單元的數(shù)量很大，我們不可能每個存儲單元都把線引到外部，如果每個存儲單元都引根線到外部，那一個8位的單片機就需外向外部引出65536根線了，這在現(xiàn)實中是不可能的。為了減少存儲器向外引出的地址線，在存儲器內(nèi)部都帶有譯碼器。根據(jù)二進制編碼、譯碼的原理，除地線公用之外，n根導(dǎo)線可以譯成2n個地址號。例如，當(dāng)?shù)刂肪�為3根時，可以譯成23=8個地址號；地址線為3根時，可以譯成28=256個地址號。依此類推，在8051單片機中有16根地址線，也就是說在8051單片機中有216=65 536個地址號，地址號的多少就是我們尋址范圍的大小，也就是前面我們提到過的8051單片機的尋址范圍是64K。 從上面的介紹可以看出，存儲單元地址和這個存儲單元的內(nèi)容含義是不同的。存儲單元如同一個旅館的每個房間；存儲單元地址則相當(dāng)于每個房間的房間號；存儲單元內(nèi)容（二進制代碼）就相當(dāng)于這個房間的房客。
前面我們已講過，8051的單片機有16根地址線，它的存儲地址有216=65 536個，這么多的存儲地址，而地址線卻只有16根，我們怎么用16根地址線來控制這6萬多個存儲地址呢？接下來我們就這個問題與大家一起做個探討：在上節(jié)課《第九課：51單片機CPU的結(jié)構(gòu)》時我們已知道，在51單片機的內(nèi)部有一個叫做譯碼器的部件。用16根地址線來控制65536個存儲地址，就是用譯碼來實現(xiàn)的。 我們知道，計算機可以進行數(shù)學(xué)運算，這可令我們非常的難以理解，計算機嗎，里面只不過是一些電子元件組成的，怎能么可以進行數(shù)學(xué)運算呢？我們做數(shù)學(xué)題時如25+36是這樣做的，先在紙上寫25，然后在下面寫36，然后大腦運算，最后寫出結(jié)果，運算的原材料：25、36和結(jié)果61都是寫在紙上的。計算機中又是怎樣存放的呢？為了解決定個問題，我們先做一個實驗：
下面有一盞燈，我們知道燈要么亮，要么不亮，就有兩種狀態(tài)，我們可以用“0”和“1”來代替這兩種狀態(tài)，規(guī)定亮為“1”，不亮為“0”。南以上兩盞燈，一共有幾種狀態(tài)呢？ 
上面已例出，兩盞燈可以表達成00 01 10 11四種狀態(tài)，那么三盞燈呢？
三盞燈應(yīng)該就是可以表達成000 001 010 011 100 101 110 111八種狀態(tài)，看下圖： 
如果是八盞燈呢？那么其狀就表達就是00000000 00000001 00000010。。。。。11111111 共256種狀態(tài)。 我們來看，上面這些000 001 010。。。。等等這些數(shù)不就是我們學(xué)過的二進制數(shù)嗎？本來燈的亮滅是一種物理現(xiàn)象，可當(dāng)我們把它們按一定的順序排列好后，燈的亮和滅就代表數(shù)字了。讓我們再抽象一步，燈為什么會亮呢？是因為輸出電路輸出高電平，給燈通了電。因此，燈亮和滅就可以用電路的輸出是高電平還是低電平來代替了。這樣，數(shù)字就和電平的高、低聯(lián)系上了。 位的含義：通過上面的實驗我們已知道：一盞燈亮或者說一根線的電平的高低，可以代表兩種狀態(tài)：0和1。實際上這就是一個二進制位，困此我們把一根線（或者一盞燈）稱為一“位”，用BIT表示。 字節(jié)的含義：一根線可以表示0和1，兩根線可以表達00，01，10，11四種狀態(tài)，也就是可以表示0到3，而三根給可以表達0至7，計算機中通常用8根線放在一起，同時計數(shù)，就可以表達到0~255共256種狀態(tài)。這8根線或者8位就稱之為一個字節(jié)（BYTE）。不要問我為什么是8根而不是其它數(shù)，因為我也不知道。（計算機是一個人造的世界，不是自然界，很多事情無法問為什么，只能說：字是一種規(guī)定，大家在以后的學(xué)習(xí)過程中也要注意這個問題）。 存儲器是用來存放數(shù)據(jù)的地方。它是利用電平的高低來存放數(shù)據(jù)的。也就是說，它存放的實際上是電平的高、低，而不是我們習(xí)慣認(rèn)為的1234這樣的數(shù)字。下面我們就來看看，單片機內(nèi)的存儲器是怎樣來尋址的，也就是怎么來找到我們存放在存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)。 |
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