一.51的存储器从功能上来说可以分为程序存储器和数据存储器,至于到底能扩展多少存储空间,要看你扩展的是哪一类存储器。
访问存储空间时,需要用到两个指针变量,为DPTR和PC。其中pc为程序计数器,指向下一条需要执行的指令的地址,DPTR为数据指针寄存器,这两个变量的长度都为16位,这是51单片机内部结构决定的,无法改变。所以这两个指针的寻址能力都为64K。这样看来,两类存储器的扩展能力都为64K 。但是,如果你实际扩展过存储器,你就可以发现程序存储器的扩展能力并没有64K!!!
这是为什么呢?
这得从51单片机的存储空间的编址说起。这里仅作简单说明,具体可以看教科书。简单地说,内部程序存储器和外部程序存储器是一起编址的,它们分别占用64K地址的一部分,所以外部扩展时要减去内部的地址空间,当然小于64K啦。而数据存储器是内外部分别编址,内外部数据存储器用不同的指令进行访问,所以不用担心单片机会混淆内外部数据存储器,所以外部数据存储器扩展能力有64K
二.MCS-51单片机扩展系统中,片外程序存储器和片外数据存储器共处同一个地址空间,为什么不会发生总线冲突?
硬件上,控制信号不一样:片外程序存储器工作,要PSEN信号有效;片外数据存储器工作,要RD或WR信号有效;
软件上,寻址不一样,片外程序存储器工作,要用MOVC,
片外数据存储器工作,要用MOVX;
虽然说他们的地址都是0000H~FFFFH,不会发生冲突的
因为控制信号线的不同:
外扩的RAM芯片既能读出又能写入,所以通常都有读写控制引脚,记为OE和WE。外扩RAM的读、写控制引脚分别与MCS-51的RD和WR引脚相连。
外扩的EPROM在正常使用中只能读出,不能写入,故EPROM芯片没有写入控制引脚,只有读出引脚,记为OE,该引脚与MCS-51单片机的PSEN相连
三.单片机中外接程序存储器和数据存储器公用16位地址线和8根数据线为什么不会起冲突
建议你阅读一下单片机关于选通地址、传递数据方面的叙述。
下面我简略的说一下大概过程,希望对你有所帮助。
第一,单片机采用三总线结构传递数据。地址总线、数据总线、控制总线。传递数据的过程是先寻址,再传递数据。即先送一个地址信息(由微处理器向总线写一个地址信息),由寄存器(也可能是程序存储器,也可能是数据存储器)根据这个地址,把微处理器要读取的数据写到总线上,微处理器再读取这个数据。整个过程由控制总线控制。所以每次读的数据是针对那个地址对应的寄存器操作的,不会发生混乱。写数据时一样,先寻址,再写数据,数据就写入刚才寻址时的地址对应的那个寄存器里去了。
第二、程序存储器、数据存储器有不同的选通信号,在一个指令周期里,是不同的时间选通的,所以不会混乱。
第三。选通的引脚不同。拿片外数据存储器来说,是P3的第6和第7引脚做选通信号,程序存储器是PSEN做选通信号,他们接在各自器件的选通引脚上,所以不会混乱。
第四,指令不同。拿汇编指令来说。MOV是程序存储器传递数据用,MOVX是数据存储器传递数据用(对片外而言)。
总之,记住三总线传递的方式,先寻址,再传数,由控制总线控制,这个模式,你就容易理解这个了。
单片机的p2和p0分别传递地址的高八位和低八位。同时p0还传递数据。在时序信号的ALE高电平期间,锁定地址信息。/PSEN是选通程序存储器的。在/PSEN低电平期间是向程序存储器传递程序代码,/WR和/RD是选通数据存储器的,即在/WR和/RD(p3的六脚和七脚)低电平期间把数据传递给数据寄存器。而/PSEN和/WR及/RD是在不同时间变为低电平的,没有重叠的部分。也就是说,当/WR及/RD变成低电平时,/PSEN已经恢复高电平了,由P0口传出的数据信息当然只会传到数据存储器里,因为程序存储器已经不再处于选通状态了!!从表面看,都是从p0口传出的,但因为选通器件的时间不同而不会发生混乱。当然我说的是片外程序存储器和数据存储器的的情况,其实对片内也一样,还是三总线的这种控制方式,使它们在不同的时间被选通,而不至于发生冲突。
看看单片机的一个电路图。你会发现p0既跟74LS373连,又跟8155或8255或键盘或数模转换器等等连。而8155或8255或键盘或数模转换器等等对单片机而言是当做数据存储器处理的。74LS373连的多半是程序存储器。那么p0送出的信号不是两者都接受了吗?注意看ALE接74LS373的G接口,锁存地址用,PSEN有时用有时不用。WR和RD接数据存储器的选通接口。因为WR和RD跟ALE的信号在时间上没有重叠部分,所以p0的信号不会被程序存储器和数据存储器同时收到。这是一个举例说明,具体情况要具体分析。
四,51单片机,存储器分为数据存储器和程序储存器,其地址空间、存取指令、和控制信号各有一套,
51是冯-诺依曼结构
哈弗结构说的是将程序存储器和数据存储器地址编码分开,因而有两种程序指令总线和数据指令总线。请注意这里说的是:地址编码分开。取指令和取数据可以同时进行。
因为冯-诺依曼结构的数据线和指令线是分时复用的,在同一根线上,有时传送的是数据有时是指令,所以它取指令和取数据不能同时进行。你看mov,movx,movc,的功能,它告诉cpu什么时候取数据什么时候取指令。注意:数据和指令的区别!
又一种说法 哈佛结构和冯.诺依曼结构都是一种存储器结构。哈佛结构是将指令存储器和数据存储器分开的一种存储器结构;而冯.诺依曼结构将指令存储器和数据存储器合在一起的存储器结构。
哈佛结构是为了高速数据处理而采用的,因为可以同时读取指令和数据(分开存储的)。大大提高了数据吞吐率。缺点是结构复杂。
通用微机指令和数据是混合存储的,结构上简单,成本低。假设是哈佛结构:你就得在电脑安装两块硬盘,一块装程序,一块装数据,内存装两根,一根储存指令,一根存储数据……
是什么结构要看总线结构的。51单片机虽然数据指令存储区是分开的,但总线是分时复用得,所以顶多算改进型的哈佛结构,呵呵。ARM9虽然是哈佛德,但是之前的版本也还是冯诺结构。早期的X86能迅速占有市场,一条很重要的原因,正是靠了冯 诺依曼这种实现简单,成本低的总线结构。楼上的兄弟有一点说的不确切,现在的处理器虽然外部总线上看是诺依曼结构的,但是由于内部CACHE的存在,因此实际上内部来看已经算是改进型哈佛结构的了。
这个问题21ic上讨论翻了无数个帖子,没有什么定论,见仁见智。
至于优缺点,呵呵,楼上的兄弟说的就比较的明白了。哈佛结构就是复杂,对外围设备的连接与处理要求高,十分不适合外围存储器的扩展。所以早期通用CPU难以采用这种结构。而单片机,由于内部集成了所需的存储器,所以采用哈佛结构也未尝不可。现在的处理器,依托CACHE的存在,已经很好的将二者统一起来了。
很多入门的书上基本上都说:由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成的系统
都叫冯氏结构。
也有的说:“程序存储器的数据线地址线”与“数据存储器的数据线地址线”共用的话,就
是冯氏结构,所以51是该结构。(我认为说得太绝对了)
我认为冯氏结构与哈佛结构的区别应该在存储器的空间分别上,哈佛结构的数据区和代码区是分开的,它们即使地址相同,但空间也是不同的,主要表现在数据不能够当作代码来运行。
口线复用,就将它认为成冯氏结构,我认为这样不足取,应该是按照空间是否完全重合来辨别。比如PC机的代码空间和数据空间是同一空间,所以是冯氏结构;51由于IO口不够,但代码空间和数据空间是分开的,所以还是哈佛结构。
另外,还有的把CISC RISC 和 地址是否复用,是哪种结构 这3这都混到一起。我认为这三者都没有必然的关系。只不过 RISC因为精简了指令集,没有了执行复杂功能的指令,为了提高性能,常采用哈佛结构,并且不复用地址线。