分析at89s52单片机的存储器结构

1．程序存储器

设计人员编写的程序存放在微处理器的程序存储器中。

at89s52具有64kb程序存储器寻址空间，它是用于存放用户程序、数据和表格等信息，程序存储器的结构如图1所示。

图1 at89s52程序存储器的结构

at89s52片内片外的程序存储器在统一逻辑空间中，地址从0000h～ffffh，共有64k字节范围。引脚接高电平时，程序从片内程序存储器0000h开始执行，即访问片内存储器。当pc值超出片内rom容量时，会自动转向片外程序存储器空间执行。引脚接低电平时，迫使系统全部执行片外程序存储器0000h开始存放的程序。

2．数据存储器

at89s52 有256 字节片内数据存储器。地址为00h~ffh。这256个单元共分为两部分。其一是地址从00h~7fh单元（共128个字节）为用户数据ram。从80h~ffh地址单元（也是128个字节）为特殊寄存器（sfr）单元。高128 字节与特殊功能寄存器重叠，也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。

在00h~1fh共32个单元中被均匀地分为四块，每块包含八个8位寄存器，均以r0~r7来中缺命名，称这些寄存器为通用寄存器。这四块中的寄存器都称贺兄为r0~r7，利用psw的第3和第4位（rs0和rs1），即可选中这四组通用寄存器。

内部数据存储器的20h—2fh单元为位寻址区，可作为一般单元用字节寻址，也可对它们的位进行寻址，位寻址区地址如表1所示

表1 ram位寻址区地址表

3. 中断服务程序的入口地址

在程序存储区中，为中断服务程序保存了一段中断服务程序的入口地址：其中一组特殊单元是0003h—0032h，各个单元各有用途，它们被分为六段，每个段8个字节，专门留给中断服务程序使用，被称为中断矢量区。at89s52共有8个中断源，6个中断矢量，它们的定义如下表2所，

表2 中断服务程序的入口地址

4．特殊功能寄存器sfr（special? function register）

特殊功能寄存器是指有特殊用途的寄存器集合，也称为专用寄存器，本质上是一些具有特殊功能的片内ram单元，反映单片机的运行状态，很多功能也通过特殊功能寄存器来定义和控制程序的执行。

at89s52单片机内部高128（80～ffh）地址分配给特殊功能寄存器。这个地址空间和芯片内数据存储器的高128字节地址完全重叠，禅培袭但两者在物理硬件上是完全独立的，用寻址方式来区分这个完全重叠的地址空间。使用直接寻址方式访问这个地址空间时，访问的是特殊功能寄存器；使用间接寻址方式访问这个地址空间时，访问的是数据存储器。

at89s52有32个特殊功能寄存器，它们被离散地分布在内部ram的80h～ffh地址中，这些寄存的功能已作了专门的规定，用户不能修改其结构。

5．几个注意问题

（1）地址的重叠性

单片机中的所有存储器都必须分配地址，可以寻址的地址范围为64kb，数据存储器与程序存储器都占用相同的地址。

程序存储器中片内片外0000h～0ffffh低4kb地址完全重叠，但是我们使用引脚进行区分：＝0时，选择片外，=1时，选择片内，这样就完全区分开来了。

数据存储器中片内外0000h～00ffh的256个单元地址完全重叠，片内外数据的访问采用不同指令来区分：mov指令访问片内数据存储器，movx指令访问片外数据存储器。

（2）程序存储器（rom）与数据存储器（ram）的区分

程序存储器（rom）与数据存储器（ram）的区分在使用上是严格区分的，程序存储器只能放置程序指令及常数表格，对程序存储器中数据的访问只可以使用movc指令。而数据存储器则存放数据，片内外的 *** 作指令分别用mov，movx进行 *** 作。

（3）位地址空间的区域划分

片内ram中的20h～2fh的128位，以及sfr中的位地址，这些位寻址单元与位指令集构成了位处理器系统

*** 作系统存储器，如何对存储器进行有效的管理，直接影响着存储器的利用率和系统性能。

1、存储器的层次结构

2、程序的装入和链接

3、连续分配存储管理方式

4、分页存储管理方式

5、分段存储管理方式

内部碎片和外部碎片

逻辑地址和物理地址

内存分配策略

分页的地址变换，页表的使用

分页和分段的优缺点

1、存储的层次结构

这个图不怎么看的清，总体是三个部分：存储器的层次结构、程序的装入和链接、连续分配存储管理方式

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（1）内存分配——为每个进程分配一定的内存空间

（2）地址映射——把程序中所用的相对地址转换成内存的物理地址

（3）内存保护——检查地址的合法性，防止越界访问

（4）内存扩充——解决“求大于供”的问题，采用虚拟存储技术

内存分配

内存分配的主要任务是：为每一道程序分配内存空间，使它们“各得其所”；当程序撤消时，则收回它占用的内存空间。分配时注意提高存储器的利用率。

地址映射

目标程序所访问的地址是逻辑地址集合的地址空间，而内存空间是内存中物理地址的集合，在多道程序环境下，这两者是不一致的，因此，存储管理必须提供地址映射功能，用于把程序地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中对应的物理地址。

内存保护

内存保护的任务是确保每道程序都在自己的内存空间运行，互不干扰。保护系统程序区不被用户侵犯（有意或无意的），不允许用户程序读写不属于自己地址空间的数据（系统区地址空间，其他用户程序的地址空间）。

内存扩充

内存扩充的任务是从逻辑上来扩充内存容量，使用户认为系统所拥有的内存空间远比其实际的内存空间（硬件RAM）大的多。

【缓存都在其使用的工具之前，目的是为了减少访问次数】

2.1 主存储器

主存储器是计算机系统中的一个主要部件，用于保存进程运行时的程序和数据，CPU的控制部件只能从主存储器中取得指令和数据，数据能够从主存储器中读取并将他们装入到寄存器中，或者从寄存器存入到主存储器，CPU与外围设备交换的信息一般也依托于主存储器地址空间。但是，主存储器的访问速度远低宽神于CPU执行指令的速度，于是引入了寄存机和告诉缓冲。

2.2 寄存器

寄存器访问速度最快，能与CPU协调工作，价格昂贵，容量不大，寄存器用于加速存储器的访问速度，如用寄存器存放 *** 作数，或用作地址寄存器加快地址转换速度等。

2.3 高速缓存

高速缓存容量大于或远大于寄存器，但小于内存，访问速度高于主内存器，根据程序局部性原理，将主存中一些经常访问的信息存放在高速缓存中， 减少访问主存储器的次数 ，可大幅度提高程序执行速度。通常，进程的程序和数据存放在主存，每当使用时，被临时复制到高速缓存中，当CPU访问一组特定信息时，首先检查它是否在高速缓存中，如果已存在，则直接取出使用，否则，从主存中读取信息。有的计算机系统设置了两级或多级高速缓存，一级缓存速度最高，容量小，二级缓存容量稍大，速度稍慢。

2.4 磁盘缓存

磁盘的IO速度远低于对主存的访问速度，因此将频繁使用的一部分磁盘数据和信息暂时存放在磁盘缓存中， 可减少访问磁盘的次数， 磁盘缓存本身并不是一种实际存在的存储介质，它依托于固定磁盘，提供对主存储器空间的扩充，即利用主存中的存储空间，来暂存从磁盘中读出或写入的信息，主存可以看做是辅存的高速缓存，因为，辅存中的数据必须复制到主存方能使用，反之，数据也必须先存在主存中，才能输出到辅存。

主存储器简称 主存或内存 , 用于保存程序运行时的指令和数据.

寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和 地址 .

通常, 处理机从指存中读出数据放入指令寄存器, 这一时间段我们称之为取指慎迅亏周期处理机从数存中读取数据放入数据寄存昌拦器, 再流入运算器, 这一时间段我们称之为执行周期.

高速缓存和磁盘缓存:

高速缓冲存储器是介于寄存器和存储器之间的存储器, 主要用于备份主存中较常用的数据, 用来减少处理机对主存储器的访问次数, 提高运行效率.

磁盘缓存主要用于暂时存放频繁使用的一部分磁盘数据和信息, 以减少访问磁盘的次数.

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