Question

简述51单片机的存储器逻辑空间分布,并说明当存储器地址发生重叠时应如何处？

Answer 1

MCS-51单片机存储器结构
1、 程序存储器
MCS-51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。对于内部无ROM的8031单片机，它的程序存储器必须外接，空间地址为64kB，此时单片机的端必须接地。强制CPU从外部程序存储器读取程序。对于内部有ROM的8051等单片机，正常运行时，则需接高电平，使CPU先从内部的程序存储中读取程序，当PC值超过内部ROM的容量时，才会转向外部的程序存储器读取程序。
8051片内有4kB的程序存储单元，其地址为0000H—0FFFH，单片机启动复位后，程序计数器的内容为0000H，所以系统将从0000H单元开始执行程序。但在程序存储中有些特殊的单元，这在使用中应加以注意：
其中一组特殊是0000H—0002H单元，系统复位后，PC为0000H，单片机从0000H单元开始执行程序，如果程序不是从0000H单元开始，则应在这三个单元中存放一条无条件转移指令，让CPU直接去执行用户指定的程序。
另一组特殊单元是0003H—002AH，这40个单元各有用途，它们被均匀地分为五段，它们的定义如下：
0003H—000AH 外部中断0中断地址区。
000BH—0012H 定时/计数器0中断地址区。
0013H—001AH 外部中断1中断地址区。
001BH—0022H 定时/计数器1中断地址区。
0023H—002AH 串行中断地址区。
可见以上的40个单元是专门用于存放中断处理程序的地址单元，中断响应后，按中断的类型，自动转到各自的中断区去执行程序。因此以上地址单元不能用于存放程序的其他内容，只能存放中断服务程序。但是通常情况下，每段只有8个地址单元是不能存下完整的中断服务程序的，因而一般也在中断响应的地址区安放一条无条件转移指令，指向程序存储器的其它真正存放中断服务程序的空间去执行,这样中断响应后，CPU读到这条转移指令，便转向其他地方去继续执行中断服务程序。
2、 数据存储器
数据存储器也称为随机存取数据存储器。MCS-51单片机的数据存储器在物理上和逻辑上都分为两个地址空间，一个是内部数据存储区和一个外部数据存储区。MCS-51内部RAM有128或256个字节的用户数据存储（不同的型号有分别），它们是用于存放执行的中间结果和过程数据的。MCS-51的数据存储器均可读写，部分单元还可以位寻址。
8051内部RAM共有256个单元，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。从图1中可清楚地看出它们的结构分布。
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来命名，我们常称这些寄存器为通用寄存器。这四块中的寄存器都称为R0—R7，那么在程序中怎么区分和使用它们呢？聪明的INTEL工程师们又安排了一个寄存器——程序状态字寄存器（PSW）来管理它们，CPU只要定义这个寄存的PSW的第3和第4位（RS0和RS1），即可选中这四组通用寄存器。对应的编码关系如图2所示。
内部RAM的20H—2FH单元为位寻址区，既可作为一般单元用字节寻址，也可对它们的位进行寻址。位寻址区共有16个字节，128个位，位地址为00H—7FH。位地址分配如表1所示，CPU能直接寻址这些位，执行例如置“1”、清“0”、求“反”、转移，传送和逻辑等操作。我们常称MCS-51具有布尔处理功能，布尔处理的存储空间指的就是这些为寻址区。

Answer 2

MCS-51 单片机的存储器，采用了哈佛结构。

　即：程序、数据，分别编址。

　程序、数据，两者互不相关，这就绝对没有“地址重叠”的现象。

　（题目问：重叠时如何处...？　属于【误导】。）

程序存储器 ROM

　程序存储器的地址范围：0000H~FFFFH，共有 64K。

　其中有 4K 在单片机内部。地址范围是 0000H～0FFFH。

　如果不用片内的，单片机的 EA 端应接低电平。

数据存储器 RAM

　MCS-51 单片机的 RAM 有：片内、片外两部分。

　片外 RAM 的地址范围：0000H~FFFFH，共有 64K。

　片内 RAM 有 256 个地址：00H～FFH。（52 系列的增强型单片机。）

　　从 00H～1FH 共 32 个单元分为四个工作寄存器组，每组含八个寄存器：R0—R7。

　　从 20H～2FH 共 16 字节，为位寻址区，共有 128 个位，位地址为 00H～7FH。

　　其余地址的存储单元，均无特色了。

　

此外，在单片机芯片中，还含有一些外部设备，其接口地址为：80H~FFH。

这些，是 IO 设备接口，不属于存储器。所以，就不讨论了。

Answer 3

51 单片机，存储器地址发生重叠？

没有的事！

51 单片机的存储器，是哈佛结构。

程序存储器、数据存储器，是各自独立的。

绝不会出现“存储器地址发生重叠”的现象。

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只有 80x86 CPU，采用的是“冯诺依曼”结构。

计算机，只有一个存储器。

全部的程序、数据，都存在一起。

此时，才有可能“存储器地址发生重叠”。